NO330262B1 - Procedure for in vitro molecules development of antibody effect, in vitro. - Google Patents
Procedure for in vitro molecules development of antibody effect, in vitro. Download PDFInfo
- Publication number
- NO330262B1 NO330262B1 NO20024723A NO20024723A NO330262B1 NO 330262 B1 NO330262 B1 NO 330262B1 NO 20024723 A NO20024723 A NO 20024723A NO 20024723 A NO20024723 A NO 20024723A NO 330262 B1 NO330262 B1 NO 330262B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- encoding
- main frame
- nucleic acid
- variable region
- frame
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 69
- 238000011161 development Methods 0.000 title description 4
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 title description 4
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 65
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 claims abstract description 50
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 claims abstract description 50
- 238000002823 phage display Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000013615 primer Substances 0.000 claims description 74
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 63
- 108010047041 Complementarity Determining Regions Proteins 0.000 claims description 55
- 210000004602 germ cell Anatomy 0.000 claims description 40
- 108091033319 polynucleotide Proteins 0.000 claims description 35
- 102000040430 polynucleotide Human genes 0.000 claims description 35
- 239000002157 polynucleotide Substances 0.000 claims description 35
- 108091028043 Nucleic acid sequence Proteins 0.000 claims description 33
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 32
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 32
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 claims description 22
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 claims description 21
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 21
- 108091034117 Oligonucleotide Proteins 0.000 claims description 19
- 239000013604 expression vector Substances 0.000 claims description 18
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 claims description 14
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 claims description 13
- 239000003155 DNA primer Substances 0.000 claims description 11
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 claims description 10
- JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N [3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-hydroxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methyl [5-(6-aminopurin-9-yl)-2-(hydroxymethyl)oxolan-3-yl] hydrogen phosphate Polymers Cc1cn(C2CC(OP(O)(=O)OCC3OC(CC3OP(O)(=O)OCC3OC(CC3O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)C(COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3CO)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)O2)c(=O)[nH]c1=O JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000012408 PCR amplification Methods 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 3
- 229940027941 immunoglobulin g Drugs 0.000 claims 3
- 108700005091 Immunoglobulin Genes Proteins 0.000 abstract description 4
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 abstract description 4
- 102100035360 Cerebellar degeneration-related antigen 1 Human genes 0.000 description 48
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 15
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 15
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 13
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 12
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 11
- 239000013612 plasmid Substances 0.000 description 9
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 8
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 8
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 7
- 235000014680 Saccharomyces cerevisiae Nutrition 0.000 description 7
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 7
- 101710132601 Capsid protein Proteins 0.000 description 6
- 101710094648 Coat protein Proteins 0.000 description 6
- 108091035707 Consensus sequence Proteins 0.000 description 6
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 6
- 102100021181 Golgi phosphoprotein 3 Human genes 0.000 description 6
- 101710125418 Major capsid protein Proteins 0.000 description 6
- 101710141454 Nucleoprotein Proteins 0.000 description 6
- 101710083689 Probable capsid protein Proteins 0.000 description 6
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 6
- 108091008146 restriction endonucleases Proteins 0.000 description 5
- 108010021625 Immunoglobulin Fragments Proteins 0.000 description 4
- 102000008394 Immunoglobulin Fragments Human genes 0.000 description 4
- 238000001042 affinity chromatography Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 4
- 239000013600 plasmid vector Substances 0.000 description 4
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 3
- 108091026890 Coding region Proteins 0.000 description 3
- 102000012410 DNA Ligases Human genes 0.000 description 3
- 108010061982 DNA Ligases Proteins 0.000 description 3
- 125000000539 amino acid group Chemical group 0.000 description 3
- 230000027455 binding Effects 0.000 description 3
- 238000010367 cloning Methods 0.000 description 3
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 3
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000013518 transcription Methods 0.000 description 3
- 230000035897 transcription Effects 0.000 description 3
- 241001515965 unidentified phage Species 0.000 description 3
- KDCGOANMDULRCW-UHFFFAOYSA-N 7H-purine Chemical compound N1=CNC2=NC=NC2=C1 KDCGOANMDULRCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 description 2
- 102000016928 DNA-directed DNA polymerase Human genes 0.000 description 2
- 108010014303 DNA-directed DNA polymerase Proteins 0.000 description 2
- 108060003951 Immunoglobulin Proteins 0.000 description 2
- 108010054477 Immunoglobulin Fab Fragments Proteins 0.000 description 2
- 102000001706 Immunoglobulin Fab Fragments Human genes 0.000 description 2
- 108010067060 Immunoglobulin Variable Region Proteins 0.000 description 2
- 102000017727 Immunoglobulin Variable Region Human genes 0.000 description 2
- 230000000890 antigenic effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 2
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 2
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 2
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 description 2
- 230000002163 immunogen Effects 0.000 description 2
- 102000018358 immunoglobulin Human genes 0.000 description 2
- 230000002458 infectious effect Effects 0.000 description 2
- 238000012804 iterative process Methods 0.000 description 2
- 210000004962 mammalian cell Anatomy 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 230000010076 replication Effects 0.000 description 2
- 230000002103 transcriptional effect Effects 0.000 description 2
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 2
- 230000003612 virological effect Effects 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 244000063299 Bacillus subtilis Species 0.000 description 1
- 235000014469 Bacillus subtilis Nutrition 0.000 description 1
- 102100035351 Cadherin-related family member 2 Human genes 0.000 description 1
- 108010001857 Cell Surface Receptors Proteins 0.000 description 1
- 101100007328 Cocos nucifera COS-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 102000004594 DNA Polymerase I Human genes 0.000 description 1
- 108010017826 DNA Polymerase I Proteins 0.000 description 1
- 102000004163 DNA-directed RNA polymerases Human genes 0.000 description 1
- 108090000626 DNA-directed RNA polymerases Proteins 0.000 description 1
- 241000701533 Escherichia virus T4 Species 0.000 description 1
- 241000724791 Filamentous phage Species 0.000 description 1
- 101150009006 HIS3 gene Proteins 0.000 description 1
- 241000238631 Hexapoda Species 0.000 description 1
- 101000737811 Homo sapiens Cadherin-related family member 2 Proteins 0.000 description 1
- 229930194542 Keto Natural products 0.000 description 1
- 108090001090 Lectins Proteins 0.000 description 1
- 102000004856 Lectins Human genes 0.000 description 1
- 241000713333 Mouse mammary tumor virus Species 0.000 description 1
- 229930193140 Neomycin Natural products 0.000 description 1
- 108010067902 Peptide Library Proteins 0.000 description 1
- 101100084022 Pseudomonas aeruginosa (strain ATCC 15692 / DSM 22644 / CIP 104116 / JCM 14847 / LMG 12228 / 1C / PRS 101 / PAO1) lapA gene Proteins 0.000 description 1
- CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-N Pyrimidine Chemical compound C1=CN=CN=C1 CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004570 RNA-binding Effects 0.000 description 1
- 101100394989 Rhodopseudomonas palustris (strain ATCC BAA-98 / CGA009) hisI gene Proteins 0.000 description 1
- 108020004682 Single-Stranded DNA Proteins 0.000 description 1
- 108010090804 Streptavidin Proteins 0.000 description 1
- 239000004098 Tetracycline Substances 0.000 description 1
- 108010022394 Threonine synthase Proteins 0.000 description 1
- 102000006601 Thymidine Kinase Human genes 0.000 description 1
- 108020004440 Thymidine kinase Proteins 0.000 description 1
- 102000004357 Transferases Human genes 0.000 description 1
- 108090000992 Transferases Proteins 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 125000003275 alpha amino acid group Chemical group 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012870 ammonium sulfate precipitation Methods 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 229960000723 ampicillin Drugs 0.000 description 1
- AVKUERGKIZMTKX-NJBDSQKTSA-N ampicillin Chemical compound C1([C@@H](N)C(=O)N[C@H]2[C@H]3SC([C@@H](N3C2=O)C(O)=O)(C)C)=CC=CC=C1 AVKUERGKIZMTKX-NJBDSQKTSA-N 0.000 description 1
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 1
- 210000004102 animal cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000005571 anion exchange chromatography Methods 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 210000003719 b-lymphocyte Anatomy 0.000 description 1
- 230000037429 base substitution Effects 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 238000005277 cation exchange chromatography Methods 0.000 description 1
- 210000002230 centromere Anatomy 0.000 description 1
- 210000004978 chinese hamster ovary cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000002299 complementary DNA Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 102000004419 dihydrofolate reductase Human genes 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000007876 drug discovery Methods 0.000 description 1
- 238000012869 ethanol precipitation Methods 0.000 description 1
- 210000003527 eukaryotic cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000004191 hydrophobic interaction chromatography Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000012872 hydroxylapatite chromatography Methods 0.000 description 1
- 210000000987 immune system Anatomy 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 229960000318 kanamycin Drugs 0.000 description 1
- 229930027917 kanamycin Natural products 0.000 description 1
- SBUJHOSQTJFQJX-NOAMYHISSA-N kanamycin Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CN)O[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O[C@@H]2[C@@H]([C@@H](N)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)[C@H](N)C[C@@H]1N SBUJHOSQTJFQJX-NOAMYHISSA-N 0.000 description 1
- 229930182823 kanamycin A Natural products 0.000 description 1
- 125000000468 ketone group Chemical group 0.000 description 1
- 101150066555 lacZ gene Proteins 0.000 description 1
- 239000002523 lectin Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 102000006240 membrane receptors Human genes 0.000 description 1
- 238000010369 molecular cloning Methods 0.000 description 1
- 238000002703 mutagenesis Methods 0.000 description 1
- 231100000350 mutagenesis Toxicity 0.000 description 1
- 229960004927 neomycin Drugs 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000004091 panning Methods 0.000 description 1
- 210000005259 peripheral blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000011886 peripheral blood Substances 0.000 description 1
- 101150009573 phoA gene Proteins 0.000 description 1
- 229940080469 phosphocellulose Drugs 0.000 description 1
- 238000003752 polymerase chain reaction Methods 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 210000001236 prokaryotic cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000001177 retroviral effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000013606 secretion vector Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229960002180 tetracycline Drugs 0.000 description 1
- 229930101283 tetracycline Natural products 0.000 description 1
- 235000019364 tetracycline Nutrition 0.000 description 1
- 150000003522 tetracyclines Chemical class 0.000 description 1
- 230000005026 transcription initiation Effects 0.000 description 1
- 230000005030 transcription termination Effects 0.000 description 1
- 241000701161 unidentified adenovirus Species 0.000 description 1
- 241000701447 unidentified baculovirus Species 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/10—Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
- C12N15/1034—Isolating an individual clone by screening libraries
- C12N15/1058—Directional evolution of libraries, e.g. evolution of libraries is achieved by mutagenesis and screening or selection of mixed population of organisms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K16/00—Immunoglobulins [IGs], e.g. monoclonal or polyclonal antibodies
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C40—COMBINATORIAL TECHNOLOGY
- C40B—COMBINATORIAL CHEMISTRY; LIBRARIES, e.g. CHEMICAL LIBRARIES
- C40B10/00—Directed molecular evolution of macromolecules, e.g. RNA, DNA or proteins
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K2317/00—Immunoglobulins specific features
- C07K2317/50—Immunoglobulins specific features characterized by immunoglobulin fragments
- C07K2317/56—Immunoglobulins specific features characterized by immunoglobulin fragments variable (Fv) region, i.e. VH and/or VL
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K2317/00—Immunoglobulins specific features
- C07K2317/50—Immunoglobulins specific features characterized by immunoglobulin fragments
- C07K2317/56—Immunoglobulins specific features characterized by immunoglobulin fragments variable (Fv) region, i.e. VH and/or VL
- C07K2317/565—Complementarity determining region [CDR]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K2317/00—Immunoglobulins specific features
- C07K2317/50—Immunoglobulins specific features characterized by immunoglobulin fragments
- C07K2317/56—Immunoglobulins specific features characterized by immunoglobulin fragments variable (Fv) region, i.e. VH and/or VL
- C07K2317/567—Framework region [FR]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K2317/00—Immunoglobulins specific features
- C07K2317/60—Immunoglobulins specific features characterized by non-natural combinations of immunoglobulin fragments
- C07K2317/62—Immunoglobulins specific features characterized by non-natural combinations of immunoglobulin fragments comprising only variable region components
- C07K2317/622—Single chain antibody (scFv)
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plant Pathology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Ecology (AREA)
- Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Immunology (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
- Compounds Of Unknown Constitution (AREA)
- Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
Foreliggende oppfinnelsen angår en framgangsmåte for molekylær utvikling av antistoff virkning, in vitro. The present invention relates to a method for molecular development of antibody action, in vitro.
Bakgrunn Background
WO 98/32845, Soderlind et al (1999) og Jirholt et al (1998) beskriver in vitro molekylær utvikling av antistoff-utledete proteiner, ved å implantere naturlig forekommende komplementær-bestemmende regioner (CDRer) inn i ei definert og utvalgt ("hoved") ramme, omfattende ramme-regionene fra kjønnscellelinje-genet DP-47 i VH3 familien. Oligonukleotidprimere, basert på sekvensene som koder for deler av ramme-regionene av DP-47 som umiddelbart flankerer CDRene, blir brukt for å amplifisere nukleinsyre-sekvenser som koder for CDRer fra et DNA-bibliotek framstilt av perifere blod-B-celler. Enkelt-trådet DNA fra amplifiserings-reaksjonen blir deretter kombinert med overlappende oligonukleotider som koder for det gjenværende av hovedramma i en overlapps-ekspansjons PCR-reaksjon, for å produsere sekvenser i full lengde som koder for VH antistoff områder, som hver inneholder ramme-regioner av DP-47 kjønnscellelinje-genet, og CDRer fra kjønnscellelinje-genene i VH3 familien. WO 98/32845, Soderlind et al (1999) and Jirholt et al (1998) describe in vitro molecular development of antibody-derived proteins, by implanting naturally occurring complementarity-determining regions (CDRs) into a defined and selected ("major ") frame, comprising the frame regions from the germline gene DP-47 in the VH3 family. Oligonucleotide primers, based on the sequences encoding portions of the framework regions of DP-47 immediately flanking the CDRs, are used to amplify nucleic acid sequences encoding CDRs from a DNA library prepared by peripheral blood B cells. Single-stranded DNA from the amplification reaction is then combined with overlapping oligonucleotides encoding the remainder of the main frame in an overlap-expansion PCR reaction to produce full-length sequences encoding VH antibody regions, each of which contains in-frame regions of the DP-47 germline gene, and CDRs from the germline genes in the VH3 family.
Denne teknikken framskaffer et verdifullt hjelpemiddel for å øke mangfoldet i antistoffbibliotek (f.eks. fagdisplay-bibliotek), særlig ettersom det tillater rekombinasjon av CDR1 og CDR2, som vanligvis blir forbundet in vivo og ikke gjennomgår rekombinasjon i løpet av rearrangeringen av kjønnscellelinje-genet. This technique provides a valuable tool for increasing the diversity of antibody libraries (eg, phage display libraries), particularly as it allows recombination of CDR1 and CDR2, which are usually joined in vivo and do not undergo recombination during germline gene rearrangement .
Dessuten har CDRene blitt korrekturlest in vivo og det er lite trolig at disse er immunogene, hvilket gir en fordel i forhold til kunstig muterte CDR-sekvenser. Hovedrammene som er benyttet (fra kjønnscellelinje DP-47 og DPL3) er også valgt for å være svært kompatible med bakterie-ekspresjonen og fagsystemet som er benyttet, og en høy grad av funksjonelt protein-display er derfor sikret. Furthermore, the CDRs have been proofread in vivo and it is unlikely that these are immunogenic, which gives an advantage compared to artificially mutated CDR sequences. The main frames used (from germ cell line DP-47 and DPL3) have also been chosen to be highly compatible with the bacterial expression and phage system used, and a high degree of functional protein display is therefore ensured.
Et annet viktig aspekt ved oppbyggingen av biblioteket var et krav til ramma om å kunne holde spesifisiteter med høy affinitet, mot en lang rekke forskjellige typer antigener. Ettersom systemet tillater at variabilitet kan introduseres i hvilket som helst nummer av CDR posisjonene, blir den oppnådde variabiliteten stor, langt utover det som kan oppnås med tidligere etablerte kombinasjons-teknologier. Endelig gjør modulprosjekteringen, dvs. det faktum at variabilitet er introdusert i en vanlig ramme-struktur, påfølgende modifikasjoner og studier av utvalgte kloner enkelt og effektivt. Another important aspect of building up the library was a requirement for the frame to be able to maintain specificities with high affinity, against a wide range of different types of antigens. As the system allows variability to be introduced in any number of the CDR positions, the variability achieved is great, far beyond what can be achieved with previously established combination technologies. Finally, the modular design, i.e. the fact that variability is introduced into a common frame structure, makes subsequent modifications and studies of selected clones easy and efficient.
Ved bruk av denne teknologien, forsøksvis kalt CDR-implantasjon, har et stort fag-display antistoff-bibliotek basert på enkelt-trådet Fv (scFv) format, blitt dannet. Biblioteket blir brukt for å velge en gruppe høy-affinitets antistoff mot en rekke ligand-typer, inkludert proteiner (av human og ikke-human opprinnelse), peptider, karbohydrater og lav-molekylvekts haptener. Fra et funksjonelt synspunkt er det derfor klart at ei enkel, utvalgt hovedramme kan holde antistoff spesifisiteter med høy affinitet mot ganske forskjellige typer antigener, hvilket antyder at topologien på overflatene kan variere stort mellom antistoffene. Using this technology, tentatively called CDR implantation, a large phage-display antibody library based on the single-stranded Fv (scFv) format has been generated. The library is used to select a panel of high-affinity antibodies against a variety of ligand types, including proteins (of human and non-human origin), peptides, carbohydrates and low molecular weight haptens. From a functional point of view, it is therefore clear that a simple, selected backbone can hold antibody specificities with high affinity against quite different types of antigens, which suggests that the topology on the surfaces can vary widely between the antibodies.
Det gjenstår imidlertid et generelt behov innen faget for å øke mangfoldet i antistoff-bibliotekene. However, there remains a general need within the field to increase the diversity of the antibody libraries.
Oppfinnelsen The invention
I samsvar med foreliggende oppfinnelse blir nukleinsyrer som koder for et CDR som vanligvis finnes i ei ramme (den "opprinnelige ramma"), som er forskjellig fra ei utvalgt hovedramme, amplifisert fra et immunoglobulin-gen og satt inn i en nukleinsyre som koder for den utvalgte hovedramma. In accordance with the present invention, nucleic acids encoding a CDR usually found in a frame (the "original frame"), which is different from a selected main frame, are amplified from an immunoglobulin gene and inserted into a nucleic acid encoding the selected main frame.
Amplifisering kan være gjennomført som for vanlige CDR-implantasjoner som beskrevet ovenfor, ved PCR ved bruk av primere basert på ramme-regioner som flankerer CDRene. I den foreliggende oppfinnelsen er det imidlertid forskjell mellom den opprinnelige ramma og hovedramma. I motsetning til tidligere beskrevne CDR implantasjons-metoder blir derfor nukleinsyrer som koder for CDR ikke amplifisert ved bruk av primere basert eksklusivt på hovedramma. Det blir heller benyttet primere som skiller seg fra sekvensen som koder for hovedramma. Primerne kan være basert på en spesifikt gitt annen ramme, f.eks. fra et annet kjønnscellelinje-gen, eller en konsensus-sekvens av en kjønnscellelinje-genfamilie, eller de kan være degenererte, f.eks. for å amplifisere CDRer fra en rekke kjønnscellelinje-familier. Amplification can be carried out as for normal CDR implantations as described above, by PCR using primers based on frame regions flanking the CDRs. In the present invention, however, there is a difference between the original frame and the main frame. In contrast to previously described CDR implantation methods, nucleic acids encoding CDRs are therefore not amplified using primers based exclusively on the main frame. Rather, primers are used that differ from the sequence that codes for the main frame. The primers can be based on a specifically given other frame, e.g. from another germline gene, or a consensus sequence of a germline gene family, or they may be degenerate, e.g. to amplify CDRs from a variety of germline families.
I et første aspekt framskaffer derfor foreliggende oppfinnelse en framgangsmåte for produksjon av en polynukleotid-sekvens som koder for et antistoff-variabelt område, det variable området omfatter komplementær-bestemmende regioner (CDRer) plassert inne i ei valgt ramme ("hovedramma"), framgangsmåten omfatter trinnene: a) framskaffing av i det minste ett nukleinsyre-molekyl som koder for en eller flere CDRer og tilhørende ramme-regioner (den opprinnelige ramma); b) amplifisering av i det minste en CDR-kodende del av nukleinsyre-molekylet (ene) i trinn a) ved bruk av ett eller flere par oligonukleotider som amplifiserings-primere, og c) sammensetting av en polynukleotid-sekvens som koder for et antistoff-variabelt område ved å kombinere de amplifiserte CDR kodende nukleotid-sekvensene produsert i trinn b) med In a first aspect, the present invention therefore provides a method for the production of a polynucleotide sequence that codes for an antibody variable region, the variable region comprising complementary determining regions (CDRs) located within a selected frame ("master frame"), the method comprises the steps: a) providing at least one nucleic acid molecule encoding one or more CDRs and associated framework regions (the original framework); b) amplification of at least one CDR-encoding part of the nucleic acid molecule(s) in step a) using one or more pairs of oligonucleotides as amplification primers, and c) assembly of a polynucleotide sequence encoding an antibody -variable region by combining the amplified CDR coding nucleotide sequences produced in step b) with
nukleinsyre-sekvenser som koder for hovedramma, nucleic acid sequences that encode the main frame,
idet oligonukleotid-primerne fra trinn b) omfatter nukleotid-sekvenser som er forskjellig fra de tilsvarende nukleotid-sekvensene som koder for hovedramma. in that the oligonucleotide primers from step b) comprise nucleotide sequences that are different from the corresponding nucleotide sequences that code for the main frame.
Et andre aspekt av oppfinnelsen framskaffer en framgangsmåte for produksjon av et bibliotek av polynukleotid-sekvenser som hver koder for et antistoff-variabelt område som omfatter komplementær-bestemmende regioner (CDRer) plassert inne i ei felles valgt ramme (hovedramma), framgangsmåten omfatter trinnene: a) framskaffing av en populasjon av nukleinsyre-molekyl som koder for et eller flere komplementær-bestemmende regioner (CDRer) og tilhørende ramme-regioner (den opprinnelige ramma); b) amplifisering av i det minste en CDR-kodende del av nukleinsyre-molekylet (ene) i trinn a) ved bruk av ett eller flere par oligonukleotider som amplifiserings-primere, og c) sammensetting av en polynukleotid-sekvens som koder for et antistoff-variabelt område ved å kombinere de amplifiserte CDR-kodende nukleotid-sekvensene produsert i trinn b) med Another aspect of the invention provides a method for the production of a library of polynucleotide sequences each encoding an antibody variable region comprising complementary determining regions (CDRs) located within a common selected frame (master frame), the method comprising the steps: a) providing a population of nucleic acid molecule encoding one or more complementary determining regions (CDRs) and associated framework regions (the original framework); b) amplification of at least one CDR-encoding part of the nucleic acid molecule(s) in step a) using one or more pairs of oligonucleotides as amplification primers, and c) assembly of a polynucleotide sequence encoding an antibody -variable region by combining the amplified CDR-encoding nucleotide sequences produced in step b) with
nukleinsyre-sekvenser som koder for hovedramma, nucleic acid sequences that encode the main frame,
idet oligonukleotid-primerne fra trinn b) omfatter nukleotid-sekvenser som er forskjellig fra de tilsvarende nukleotid-sekvensene som koder for hovedramma. in that the oligonucleotide primers from step b) comprise nucleotide sequences that are different from the corresponding nucleotide sequences that code for the main frame.
Med "tilhørende ramme-regioner" slik det benyttes i forhold til nukleinsyre-molekylene framskaffet i trinn a), er det ment aminosyre-rester av ramme-regionen som umiddelbart flankerer CDRen. For eksempel kan nukleinsyre-molekylet (ene) i trinn a) kode for en CDR sammen med opptil 5, 10,15 eller flere aminosyre-rester i ramma som flankerer en av sidene av CDRen. På denne måten kan nukleinsyre-molekylet(ene) kode for en antistoff-variabel region eller til og med et helt antistoff. By "belonging framework regions" as used in relation to the nucleic acid molecules obtained in step a), amino acid residues of the framework region which immediately flank the CDR are meant. For example, the nucleic acid molecule(s) in step a) may encode a CDR together with up to 5, 10, 15 or more in-frame amino acid residues flanking one of the sides of the CDR. In this way, the nucleic acid molecule(s) may encode an antibody variable region or even an entire antibody.
Med "forskjellig fra" i forbindelse med nukleotid-sekvenser av oligonukleotid-primerne i trinn b) er det ment at regionene av oligonukleotid-primerne i trinn b) som koder for ramme-rester (dvs de regionene av oligonukleotid-primerne som er komplementære med regioner på nukleinsyre-molekylene som er framskaffet i trinn a) som koder for ramme-rester), ikke har 100 % sekvens-identitet med de tilsvarende regionene på nukleinsyre-molekylene som koder hovedramma. By "different from" in connection with nucleotide sequences of the oligonucleotide primers in step b) it is meant that the regions of the oligonucleotide primers in step b) which code for frame residues (i.e. those regions of the oligonucleotide primers which are complementary to regions on the nucleic acid molecules obtained in step a) which encode frame residues), do not have 100% sequence identity with the corresponding regions on the nucleic acid molecules which encode the main frame.
I en foretrukket utførelse av de første og andre aspektene av oppfinnelsen, omfatter framgangsmåten trinnene: i) framskaffing av i det minste ett par oligonukleotider; In a preferred embodiment of the first and second aspects of the invention, the method comprises the steps: i) providing at least one pair of oligonucleotides;
ii) bruk av hvert nevnte oligonukleotid-par som amplifiserings-primere for å amplifisere nukleotid-sekvenser som koder for ulike CDRer, og ii) using each said pair of oligonucleotides as amplification primers to amplify nucleotide sequences encoding different CDRs, and
iii) sammensetting av polynukleotid-sekvenser som koder for antistoff-variable områder ved å inkorporere nukleotid-sekvenser utledet fra trinn ii) ovenfor med nukleotid-sekvenser som koder for ramme-sekvenser (FRer) av en valgt type, iii) assembly of polynucleotide sequences encoding antibody variable regions by incorporating nucleotide sequences derived from step ii) above with nucleotide sequences encoding framework sequences (FRs) of a selected type;
idet oligonukleotidene i trinn (i) har sekvenser som er forskjellig fra de tilsvarende sekvensene som koder for den nevnte hovedramma. wherein the oligonucleotides in step (i) have sequences which are different from the corresponding sequences which code for the said main frame.
For å unngå tvil, "ramma" av en variabel region, slik det benyttes her, er vanligvis dannet av opptil fire individuelle ramme-regioner, som flankerer de tre CDRene av den variable regionen: For the avoidance of doubt, the "frame" of a variable region, as used herein, is typically formed by up to four individual framework regions, flanking the three CDRs of the variable region:
"Ramme-regionene (FRene) av en valgt type" framskaffer til sammen ei "hovedramme". The "frame regions (FRs) of a selected type" together provide a "main frame".
Det vil forstås av fagpersoner at fremgangsmåtene i samsvar med foreliggende oppfinnelse kan benyttes for å produsere en polynukleotid-sekvens som koder for et variabelt område av ulike typer antistoff. For eksempel kan det variable området være et IgG, IgM, IgA, IgD eller IgE variabelt område. It will be understood by those skilled in the art that the methods in accordance with the present invention can be used to produce a polynucleotide sequence which codes for a variable region of different types of antibody. For example, the variable region can be an IgG, IgM, IgA, IgD or IgE variable region.
Polynukleotid-sekvensen som er satt sammen i trinn c) koder fortrinnsvis for et IgG variabelt område. Fortrinnsvis koder polynukleotid-sekvensen(e) som er satt sammen i trinn c) en IgG tung kjede eller lett kjede. Det er hensiktsmessig dersom polynukleotid-sekvensen(e) som er satt sammen i trinn c) koder for et unaturlig forekommende antistoff-variabelt område. The polynucleotide sequence assembled in step c) preferably codes for an IgG variable region. Preferably, the polynucleotide sequence(s) assembled in step c) encodes an IgG heavy chain or light chain. It is appropriate if the polynucleotide sequence(s) assembled in step c) encodes an unnaturally occurring antibody variable region.
Polynukleotid-sekvensen(e) som er satt sammen i trinn c) koder fortrinnsvis for et antistoff-variabelt område som omfatter i det minste en CDR som har en kanonisk struktur som er atypisk for antistoff-variable områder som omfatter hovedramma. Med "atypisk" er det ment at CDRen har en kanonisk struktur som er funnet i mindre en 10 % av de naturlig forekommende antistoff-variable områdene som omfatter den valgte hovedramma. CDRen har fortrinnsvis en kanonisk struktur som er funnet i mindre enn 5 %, 2 % eller 1% av de naturlig forekommende antistoff-variable områdene som omfatter den valgte hovedramma. Mer foretrukket har CDRen en kanonisk struktur som ikke er funnet i noen naturlig forekommende antistoff-variable områder som omfatter den valgte hovedramma. The polynucleotide sequence(s) assembled in step c) preferably encodes an antibody variable region comprising at least one CDR having a canonical structure atypical of antibody variable regions comprising the main frame. By "atypical" is meant that the CDR has a canonical structure found in less than 10% of the naturally occurring antibody variable regions comprising the selected main frame. The CDR preferably has a canonical structure found in less than 5%, 2% or 1% of the naturally occurring antibody variable regions comprising the selected main frame. More preferably, the CDR has a canonical structure that is not found in any naturally occurring antibody variable regions comprising the selected main frame.
I en foretrukket utførelse av framgangsmåtene i samsvar med oppfinnelsen, koder i det minste en av polynukleotid-sekvensen(e) som er satt sammen i trinn c), for et antistoff-variabelt område In a preferred embodiment of the methods according to the invention, at least one of the polynucleotide sequence(s) assembled in step c) codes for an antibody variable region
som omfatter i det minste en CDR utledet i en forskjellig kjønnscellelinje-genfamilie i forhold til den av hovedramma. For eksempel kan polynukleotid-sekvensen(e) som er satt sammen i trinn c) kode for et antistoff-variabelt område som omfatter en eller flere CDRer som er utledet fra en lett kjede i ei ramme av en tung kjede, eller omvendt. comprising at least one CDR derived in a different germline gene family from that of the main frame. For example, the polynucleotide sequence(s) assembled in step c) may encode an antibody variable region comprising one or more CDRs derived from a light chain in a frame of a heavy chain, or vice versa.
Trinn a) omfatter fortrinnsvis framskaffing av en populasjon av nukleinsyre-molekyler som hver koder for et antistoff-variabelt område. Nukleinsyre-molekylene kan med fordel hver kode for et antistoff-variabelt område fra den samme kjønnscellelinje-genfamilien. Selektivitet for CDRene som skal inkorporeres i hovedramma kan på denne måten oppnås, og i det minste delvis, ved å framskaffe en valgt populasjon av nukleinsyre-molekyler i trinn a). Step a) preferably comprises obtaining a population of nucleic acid molecules each encoding an antibody variable region. The nucleic acid molecules can advantageously each code for an antibody variable region from the same germline gene family. Selectivity for the CDRs to be incorporated into the main frame can thus be achieved, and at least in part, by providing a selected population of nucleic acid molecules in step a).
Alternativt, eller i tillegg, kan selektivitet for CDRene som skal inkorporeres i hovedramma oppnås ved å bruke oligonukleotid-primerpar i trinn b) som selektivt hybridiserer med en målsatt del-populasjon av nukleinsyre-molekyler som er framskaffet i trinn a). Med "selektiv hybridisering" er det ment at oligonukleotid-primerparene hybridiserer selektivt med en målsatt del-populasjon av nukleinsyre-molekylene under strenge forhold. Oligonukleotid-hybridiseringsforhold er beskrevet i Molecular Cloning: A Laboratory Manual (tredje utgave), Sambrook og Russell (eds.), Cold Spring Harbor, Laboratory Press. Alternatively, or in addition, selectivity for the CDRs to be incorporated into the main frame can be achieved by using oligonucleotide primer pairs in step b) that selectively hybridize with a targeted sub-population of nucleic acid molecules obtained in step a). By "selective hybridization" it is meant that the oligonucleotide primer pairs hybridize selectively with a targeted sub-population of the nucleic acid molecules under stringent conditions. Oligonucleotide hybridization conditions are described in Molecular Cloning: A Laboratory Manual (Third Edition), Sambrook and Russell (eds.), Cold Spring Harbor, Laboratory Press.
Det vil forstås av fagpersoner at primernes evne til å selektivt hybridisere med målsatte nukleinsyre-molekyl i stor grad avhenger av graden av sekvens-komplementaritet mellom primerne og mål-sekvensene. It will be understood by those skilled in the art that the ability of the primers to selectively hybridize with target nucleic acid molecules largely depends on the degree of sequence complementarity between the primers and the target sequences.
Det er fordelaktig at oligonukleotid-primerparene i trinn b) hybridiserer selektivt med en målsatt del-populasjon av nukleinsyre-molekyler som er framskaffet i trinn a), som hver koder for et antistoff-variabelt område fra den samme kjønnscellelinje-genfamilien. It is advantageous that the oligonucleotide primer pairs in step b) hybridize selectively with a targeted sub-population of nucleic acid molecules obtained in step a), each of which encodes an antibody variable region from the same germline gene family.
Ved å framskaffe en valgt populasjon av nukleinsyre-molekyler i trinn a) og/eller ved å bruke oligonukleotid-primerpar i trinn b) som selektivt hybridiserer med en målsatt del-populasjon av nukleinsyre-molekylene som er framskaffet i trinn a) er det på denne måten mulig å velge CDRene som skal inkorporeres i hovedramma. By obtaining a selected population of nucleic acid molecules in step a) and/or by using oligonucleotide primer pairs in step b) which selectively hybridize with a targeted sub-population of the nucleic acid molecules obtained in step a), it is on in this way possible to select the CDRs to be incorporated into the main frame.
I en foretrukket utførelse blir CDRene som skal inkorporeres i hovedramma utledet fra nukleinsyre-molekylene som koder for et antistoff-variabelt område fra den samme kjønns-cellelinje-genfamilien, så som VH3 familien. CDRene som skal inkorporeres i hovedramma er med fordel utledet fra nukleinsyre-molekylene som koder for et antistoff-variabelt område fra det samme kjønnscellelinje-genet, så som DP-29 og DP-73. In a preferred embodiment, the CDRs to be incorporated into the main frame are derived from the nucleic acid molecules encoding an antibody variable region from the same germline gene family, such as the VH3 family. The CDRs to be incorporated into the main frame are advantageously derived from the nucleic acid molecules encoding an antibody variable region from the same germline gene, such as DP-29 and DP-73.
Hovedramma er med fordel utledet fra et kjønnscellelinje-gen som er valgt fra gruppen som omfatter DP-47 og DPL-3. The main frame is advantageously derived from a germline gene selected from the group comprising DP-47 and DPL-3.
I en foretrukket utførelse av framgangsmåtene i samsvar med oppfinnelsen, omfatter trinn c) bruken av overlapp-ekspansjons PCR (se Sambrook og Russell, supra). I dette tilfellet er det nødvendig å isolere enkelt-trådet nukleinsyre-molekyl fra de amplifiserte CDR-kodende nukleinsyre-molekylene produsert i trinn b). Dette kan oppnås ved å bruke oligonukleotid-primerpar idet en av primerne er biotinylert, og dermed kan nukleinsyre-tråden som er produsert ved ekspansjon av den biotinylerte primeren isoleres på basis av dets affinitet for streptavidin. Bruken av biotinylerte primere og overlapp-ekspansjons PCR er beskrevet i Jirholt et al., 1998, supra. In a preferred embodiment of the methods according to the invention, step c) comprises the use of overlap expansion PCR (see Sambrook and Russell, supra). In this case, it is necessary to isolate the single-stranded nucleic acid molecule from the amplified CDR-encoding nucleic acid molecules produced in step b). This can be achieved by using oligonucleotide primer pairs where one of the primers is biotinylated, and thus the nucleic acid strand produced by extension of the biotinylated primer can be isolated on the basis of its affinity for streptavidin. The use of biotinylated primers and overlap expansion PCR is described in Jirholt et al., 1998, supra.
Som en konsekvens av forskjellene i nukleinsyre-sekvensen mellom regionene av amplifiserings-primerne som koder for ramme-rester og nukleinsyre-sekvenser som koder for de tilsvarende regionene av hovedramma, kan ikke alltid de amplifiserte CDRene inkorporeres direkte i hovedramma, ved overlapp-ekspansjons PCR, ettersom nukleotidene som koder for de amplifiserte CDRene ikke kobles (eng. anneal) tilstrekkelig sammen med nukleinsyren som koder for hovedramma. Dette er særlig tilfellet når (som i eksempel IB) det er betydelige feil-pasninger As a consequence of the differences in the nucleic acid sequence between the regions of the amplification primers encoding frame residues and nucleic acid sequences encoding the corresponding regions of the main frame, the amplified CDRs cannot always be incorporated directly into the main frame, by overlap expansion PCR , as the nucleotides that code for the amplified CDRs do not anneal sufficiently with the nucleic acid that codes for the main frame. This is particularly the case when (as in example IB) there are significant misfits
(eng. mismatches) i enden av amplifiserings-primeme (særlig ved enden nærmest CDR). Som et resultat kan det være nødvendig å endre regionene av de amplifiserte nukleotid-sekvensene som koder for ramme-regionene som flankerer CDRene, for å gjøre dem mer lik i sekvens med regionene av nukleinsyre-molekyler som koder for de tilsvarende regionene på hovedramma. (eng. mismatches) at the end of the amplification primer (especially at the end closest to the CDR). As a result, it may be necessary to change the regions of the amplified nucleotide sequences that encode the framework regions flanking the CDRs, to make them more similar in sequence to the regions of nucleic acid molecules that encode the corresponding regions of the main framework.
I en foretrukket utførelse av framgangsmåtene i samsvar med oppfinnelsen, omfatter derfor framgangsmåtene et ytterligere trinn, utført etter trinn b) og før trinn c), for modifisering av nukleotid-sekvensen for de amplifiserte CDR-kodende molekylene i trinn b) slik at delene av de amplifiserte molekylene som koder for ramme-regioner har større sekvens-identitet med de tilsvarende delene av hovedramma. Nukleotid-sekvensene er fortrinnsvis modifisert slik at de har 100 % sekvens-identitet med de tilsvarende delene av hovedramma. In a preferred embodiment of the methods in accordance with the invention, the methods therefore comprise a further step, carried out after step b) and before step c), for modifying the nucleotide sequence of the amplified CDR-encoding molecules in step b) so that the parts of the amplified molecules encoding in-frame regions have greater sequence identity with the corresponding parts of the main frame. The nucleotide sequences are preferably modified so that they have 100% sequence identity with the corresponding parts of the main frame.
En måte å gjennomføre dette på er, for eksempel, å initielt amplifisere CDR og tilstøtende deler av de flankerende ramme-regionene ved bruk av PCR-primere som er identiske eller svært like med den opprinnelige ramma av CDRen. Deretter kan man i påfølgende runder PCR-amplifisering, modifisere regionene av de amplifiserte nukleinsyre-sekvensene som koder for ramme-regioner, ved bruk av primere som inneholder feilpasninger (eng. mismatch) i forhold til den opprinnelige ramma, feilpasningene framskaffer restene som er tilstede på de tilsvarende posisjonene i hovedramma. Alternativt kan ramme-regionene bli tilstrekkelig like, eller identiske, med hovedramma til å kunne inkorporeres ved bruk av overlapps-ekspansjons PCR. One way of doing this is, for example, to initially amplify the CDR and adjacent parts of the flanking frame regions using PCR primers that are identical or very similar to the original frame of the CDR. Then, in subsequent rounds of PCR amplification, the regions of the amplified nucleic acid sequences that code for frame regions can be modified, using primers that contain mismatches in relation to the original frame, the mismatches producing the residues that are present on the corresponding positions in the main frame. Alternatively, the in-frame regions can be sufficiently similar, or identical, to the main frame to be incorporated using overlap expansion PCR.
Alternativt kan en enkelt runde PCR-amplifisering ved bruk av primere som representerer et kimære av den opprinnelige ramma og hovedramma være tilstrekkelig til å amplifisere CDRer som kan benyttes i overlapp-ekspansjons PCR-prosessen, og i et slikt tilfelle vil ikke tilleggs-trinnet være nødvendig. Alternatively, a single round of PCR amplification using primers representing a chimera of the original frame and main frame may be sufficient to amplify CDRs that can be used in the overlap expansion PCR process, in which case the additional step will not be necessary.
I den første runden av PCR (trinn b) kan det derfor være fordelaktig, uavhengig av hvorvidt nevnte tilleggs-trinn skal utføres, å inkludere feilpasninger i primerne relativt til den opprinnelige ramma, for å inkludere så mange baser som mulig som er felles med den valgte hovedramma. Antallet feilpasninger som kan inkluderes avhenger av et antall faktorer inkludert antall baser som er forskjellig mellom rammene, lengden av primerne, og risikoen for å kobles sammen med andre sekvenser enn de som var tiltenkt. In the first round of PCR (step b), it may therefore be advantageous, regardless of whether said additional step is to be performed, to include mismatches in the primers relative to the original frame, in order to include as many bases as possible that are in common with it main frame selected. The number of mismatches that can be included depends on a number of factors including the number of bases that differ between the frames, the length of the primers, and the risk of pairing with sequences other than those intended.
Det kan være mulig for CDRer som er amplifisert av primere som er identiske med den opprinnelige ramma, å kunne inkorporeres direkte inn i hovedramma (dvs. produktet av trinn b), ved overlapp-ekspansjons PCR. Alternativt kan det være nødvendig med ytterligere PCR-trinn (som beskrevet ovenfor) slik at ramme-sekvensene som er forbundet med den amplifiserte CDR - koder mer likt de tilsvarende sekvensene i hovedramma. It may be possible for CDRs amplified by primers identical to the original frame to be incorporated directly into the main frame (ie the product of step b) by overlap expansion PCR. Alternatively, additional PCR steps (as described above) may be required so that the frame sequences associated with the amplified CDR encode more closely to the corresponding sequences in the main frame.
I en foretrukket utførelse av det første aspektet av oppfinnelsen, omfatter framgangsmåten et ytterligere trinn for innsetting av polynukleotid-sekvensen(e) som er satt sammen i trinn c) i en ekspresjonsvektor. Ekspresjonsvektoren en fortrinnsvis en sekresjons-vektor. In a preferred embodiment of the first aspect of the invention, the method comprises a further step of inserting the polynucleotide sequence(s) assembled in step c) into an expression vector. The expression vector is preferably a secretion vector.
Polynukleotid-sekvensene produsert med framgangsmåtene i samsvar med oppfinnelsen kan på denne måten benyttes i samsvar med kjente teknikker, hensiktsmessig modifisert med hensyn til lærdommen som er gitt her, for å konstruere en ekspresjonsvektor, som deretter blir benyttet for å transformere en egnet vertscelle for ekspresjon og produksjon av antistoff-variable områder. Slike teknikker inkluderer de som er beskrevet i US patent 4,440,859, utstedt 3 april 1984 til Rutter et al, 4,530,901 utstedt 23 juli 1985 til Weissmann, 4,582,800 utstedt 15 april 1986 til Crowl, 4,677,063 utstedt 30 juni 1987 til Mark et al, 4,678,751 utstedt 7 juli 1987 til Goeddel, 4,704,362 utstedt 3 november 1987 til Itakura et al, 4,710,463 utstedt 1 desember 1987 til Murray, 4,757,006 utstedt 12 juli 1988 til Toole, Jr. et al, 4,766,075 utstedt 23 august 1988 til Goeddel et al og 4,810,648 utstedt 7 mars 1989 til Stalker. The polynucleotide sequences produced by the methods of the invention can thus be used in accordance with known techniques, appropriately modified with respect to the teachings provided herein, to construct an expression vector, which is then used to transform a suitable host cell for expression and production of antibody variable regions. Such techniques include those described in US Patent 4,440,859, issued April 3, 1984 to Rutter et al, 4,530,901 issued July 23, 1985 to Weissmann, 4,582,800 issued April 15, 1986 to Crowl, 4,677,063 issued June 30, 1987 to Mark et al, 4,678,751 issued 7 July 1987 to Goeddel, 4,704,362 issued November 3, 1987 to Itakura et al, 4,710,463 issued December 1, 1987 to Murray, 4,757,006 issued July 12, 1988 to Toole, Jr. et al, 4,766,075 issued August 23, 1988 to Goeddel et al and 4,810,648 issued March 7, 1989 to Stalker.
Polynukleotid-sekvensene produsert med framgangsmåter i samsvar med oppfinnelsen, kan være forbundet med en lang rekke andre DNA-sekvenser for introduksjon i en egnet vert. Ledsager DNA vil avhenge av vertens natur, på hvilken måte DNA introduseres inn i verten, og hvorvidt episomalt vedlikehold eller integrasjon er ønsket. The polynucleotide sequences produced by methods in accordance with the invention can be linked to a wide range of other DNA sequences for introduction into a suitable host. Companion DNA will depend on the nature of the host, how the DNA is introduced into the host, and whether episomal maintenance or integration is desired.
Vanligvis blir polynukleotid-sekvensen satt inn i en ekspresjonsvektor, så som et plasmid, i riktig orientering og med korrekt leseramme for ekspresjon. Dersom det er nødvendig kan polynukleotid-sekvensen bindes til egnete transkripsjons- og translasjons- regulerings-nukleotid-sekvenser gjenkjent av den ønskete verten, selv om slike kontroller vanligvis er tilgjengelige i ekspresjonsvektoren. Polynukleotid-sekvens-innsettet kan på denne måten bli operativt forbundet med en egnet promoter. Bakterie-promotorer inkluderer E. coli lad og lacZ promotorer, T3 og T7 promotorer, gpt promotoren, fag Å. PR og PL promotorene phoA promotoren og trp promotoren. Eukaryotiske promotorer inkluderer den umiddelbare tidlige CMV promotoren, HSV thymidine kinase promotoren, tidlig og sein SV40 promotoren og promotorene av retrovirale LTR'er. Andre egnete promotorer vil være kjent for fagpersoner. Det er ønskelig at ekspresjons-konstruksjonene også inneholder seter for transkripsjons-initiering og -terminering, og i transkripsjons-regionen, et ribosom bindings-sete for translasjon (Hastings et al., Internasjonal patent nr. WO 98/16643, publisert 23 april 1998). Typically, the polynucleotide sequence is inserted into an expression vector, such as a plasmid, in the correct orientation and with the correct reading frame for expression. If necessary, the polynucleotide sequence can be linked to suitable transcriptional and translational regulatory nucleotide sequences recognized by the desired host, although such controls are usually available in the expression vector. The polynucleotide sequence insert can in this way be operatively linked to a suitable promoter. Bacterial promoters include the E. coli lad and lacZ promoters, T3 and T7 promoters, the gpt promoter, phage A, the PR and PL promoters, the phoA promoter and the trp promoter. Eukaryotic promoters include the immediate early CMV promoter, the HSV thymidine kinase promoter, the early and late SV40 promoter, and the promoters of retroviral LTRs. Other suitable promoters will be known to those skilled in the art. It is desirable that the expression constructs also contain sites for transcription initiation and termination, and in the transcription region, a ribosome binding site for translation (Hastings et al., International patent no. WO 98/16643, published 23 April 1998 ).
Vektoren blir deretter introdusert i verten med standardteknikker. Vanligvis vil ikke alle vertene bli transformert av vektoren, og det vil derfor være nødvendig å velge ut de transformerte vertscellene. En utvelgelses-teknikk involverer innlemmelse av en DNA-sekvens-markør med ethvert nødvendig kontroll-element, som koder for et utvelgbart trekk i den transformerte cellen, inn i ekspresjons-vektoren. Slike markører inkluderer dihydrofolat reduktase, G418 eller neomycin resistens for eukaryotiske cellekulturer, og tetracyclin, kanamycin eller ampicillin resistente gener for dyrking i E. coli og andre bakterier. Alternativt kan genet for et slikt utvelgbart trekk være en annen vektor, som benyttes for å sam-transformere deønskete cellene. The vector is then introduced into the host using standard techniques. Typically, not all hosts will be transformed by the vector, and it will therefore be necessary to select the transformed host cells. A selection technique involves the incorporation of a DNA sequence marker with any necessary control element, encoding a selectable trait in the transformed cell, into the expression vector. Such markers include dihydrofolate reductase, G418 or neomycin resistance for eukaryotic cell cultures, and tetracycline, kanamycin or ampicillin resistance genes for cultivation in E. coli and other bacteria. Alternatively, the gene for such a selectable trait can be another vector, which is used to co-transform the desired cells.
Vertsceller som er transformert av ekspresjons-vektoren blir deretter dyrket i tilstrekkelig tid og under egnete forhold som er kjent for fagpersoner med hensyn til lærdommen som er gitt her, for å tillate ekspresjon av det kodete antistoff-variable området, som deretter kan gjenvinnes. Host cells transformed by the expression vector are then cultured for a sufficient time and under suitable conditions known to those skilled in the art in light of the teachings provided herein to allow expression of the encoded antibody variable region, which can then be recovered.
Det antistoff-variable området kan gjenvinnes og renses fra rekombinante cellekulturer ved velkjente framgangsmåter, inkludert ammoniumsulfat- eller etanol-utfelling, syre-ekstraksjon, anion- eller kation-bytter-kromatografi, fosfocellulose-kromatografi, hydrofobisk-vekselvirknings kromatografi, affinitets-kromatografi, hydroksylapatitt-kromatografi og lectin-kromatografi. Høy-ytelses væske-kromatografi ("HPLC") blir fortrinnsvis benyttet for rensing. The antibody variable region can be recovered and purified from recombinant cell cultures by well-known methods, including ammonium sulfate or ethanol precipitation, acid extraction, anion or cation exchange chromatography, phosphocellulose chromatography, hydrophobic interaction chromatography, affinity chromatography, hydroxylapatite chromatography and lectin chromatography. High performance liquid chromatography ("HPLC") is preferably used for purification.
Det er kjent mange ekspresjons-systemer, inkludert systemer som benytter: bakterier (f.eks. E. coli og Bacillus subtilis) transformert med, for eksempel, rekombinante bakteriofag, plasmid eller cosmid DNA ekspresjons-vektorer; gjær (f.eks. Saccaromyces cerevisiae) transformert med, for eksempel, gjær-ekspresjonsvektorer; insektcelle-systemer transformert med, for eksempel, virale ekspresjonsvektorer (f.eks. baculovirus), plantecelle-systemer transfektert med, for eksempel, virale eller bakteriale ekspresjons-systemer, dyrecelle-systemer transfektert med, for eksempel, adenovirus ekspresjons-vektorer. Many expression systems are known, including systems that use: bacteria (eg, E. coli and Bacillus subtilis) transformed with, for example, recombinant bacteriophage, plasmid or cosmid DNA expression vectors; yeast (eg, Saccaromyces cerevisiae) transformed with, for example, yeast expression vectors; insect cell systems transformed with, for example, viral expression vectors (eg, baculovirus), plant cell systems transfected with, for example, viral or bacterial expression systems, animal cell systems transfected with, for example, adenovirus expression vectors.
Vektorene kan inkludere et prokaryotisk replikon, så som Col El ori for forplantning i en prokaryot, selv om vektoren skal brukes for ekspresjon i andre ikke-prokaryotiske celletyper. Vektorene kan også inkludere en egnet promoter så som en prokaryotisk promoter som kan dirigere ekspresjonen (transkripsjon og translasjon) av gener i en bakterie vertscelle, så som E. coli, transformert med denne. The vectors may include a prokaryotic replicon, such as Col El ori for propagation in a prokaryote, although the vector is to be used for expression in other non-prokaryotic cell types. The vectors can also include a suitable promoter such as a prokaryotic promoter which can direct the expression (transcription and translation) of genes in a bacterial host cell, such as E. coli, transformed with it.
En promotor er et ekspresjons-kontroll-element dannet av en DNA-sekvens som tillater binding av RNA polymerase og transkripsjon. Promotor-sekvenser som er forenlige med eksemplariske bakterie-verter er vanligvis framskaffet i plasmid vektorer som inneholder hensiktsmessige restriksjons-seter for innsetning av et DNA segment i samsvar med foreliggende oppfinnelse. A promoter is an expression control element formed by a DNA sequence that allows binding of RNA polymerase and transcription. Promoter sequences compatible with exemplary bacterial hosts are usually provided in plasmid vectors containing appropriate restriction sites for insertion of a DNA segment in accordance with the present invention.
Vanlige prokaryotiske vektorplasmider er: pUC18, pUC19, pBR322 og pBR329 tilgjengelig fra Biorad Laboratories (Richmond, CA, USA), p7rc99A, pKK223-3, pKK233-3, pDR540 og pRIT5 tilgjengelig fra Pharmacia (Piscataway, NJ; USA), pBS vektorer, Fagskript (eng. Phagescript) vektorer, Bluskript (eng. Bluescript) vektorer, pNH8A, pNH16A, pNH18A, pNH46A tilgjengelig fra Stratagene Cloning Systems (La Jolla, CA 92037, USA). Common prokaryotic vector plasmids are: pUC18, pUC19, pBR322 and pBR329 available from Biorad Laboratories (Richmond, CA, USA), p7rc99A, pKK223-3, pKK233-3, pDR540 and pRIT5 available from Pharmacia (Piscataway, NJ; USA), pBS vectors , Phagescript vectors, Bluescript vectors, pNH8A, pNH16A, pNH18A, pNH46A available from Stratagene Cloning Systems (La Jolla, CA 92037, USA).
Et vanlig mammalsk cellevektor-plasmid er pSVLfra Pharmacia (Piscataway, NJ, USA). Denne vektoren benytter SV40 sein promotor for å drive ekspresjon av klonete gener, det høyeste nivået av ekspresjon ble funnet i T antigen-produserende celler så som COS-1 celler. Et eksempel på en induserbar mammalsk ekspresjonsvektor er pMSG, også tilgjengelig fra Pharmacia (Piscataway, NJ, USA). Denne vektoren benytter den glukokortikoid-induserbare promotoren av musebryst-svulst virusets lange terminale repetisjon, for å drive ekspresjon av det klonete genet. A common mammalian cell vector plasmid is pSVL from Pharmacia (Piscataway, NJ, USA). This vector uses the SV40 late promoter to drive expression of cloned genes, the highest level of expression being found in T antigen-producing cells such as COS-1 cells. An example of an inducible mammalian expression vector is pMSG, also available from Pharmacia (Piscataway, NJ, USA). This vector utilizes the mouse mammary tumor virus long terminal repeat glucocorticoid-inducible promoter to drive expression of the cloned gene.
Nyttige gjærplasmid vektorer er pRS403-406 og pRS413-416 og er vanligvis tilgjengelig fra Stratagene Cloning Systems (La Jolla, CA 92037, USA). Plasmider pRS403, pRS404, pRS405 og pRS406 er Yeast Integrating (gjær integrerende) plasmider (Ylp'er) og inkorporerer de gjær-selekterbare markørene HIS3, TRP1, LEU2 og URA3. Plasmidene pRS413-416 er Yeast Centromere (gjær-sentromer) plasmider (YCp'er). Useful yeast plasmid vectors are pRS403-406 and pRS413-416 and are usually available from Stratagene Cloning Systems (La Jolla, CA 92037, USA). Plasmids pRS403, pRS404, pRS405 and pRS406 are Yeast Integrating plasmids (Ylps) and incorporate the yeast selectable markers HIS3, TRP1, LEU2 and URA3. Plasmids pRS413-416 are Yeast Centromere plasmids (YCp's).
Framgangsmåter som er velkjente for fagpersoner kan benyttes for å konstruere ekspresjons-vektorer som inneholder den kodende sekvensen, og, for eksempel, egnete transkripsjons- og translasjons-kontroller. En slik framgangsmåte involverer ligering via homopolymer haler. Homopolymer polydA (eller polydC) haler er tilføyd eksponerte 3'OH grupper på DNA fragmentet som skal klones, ved terminal deoksynukleotid transferaser. Fragmentet blir deretter i stand til å kobles sammen med polydT (eller polydG) haler som er satt til endene av en linearisert plasmidvektor. Gapene etter den følgende sammenkoblingen kan fylles med DNA polymerase og de frie endene sammenføyes med DNA ligase. Methods well known to those skilled in the art can be used to construct expression vectors containing the coding sequence and, for example, appropriate transcriptional and translational controls. Such a procedure involves ligation via homopolymeric tails. Homopolymer polydA (or polydC) tails are added to exposed 3'OH groups on the DNA fragment to be cloned, by terminal deoxynucleotide transferases. The fragment is then able to ligate with polydT (or polydG) tails attached to the ends of a linearized plasmid vector. The gaps after the following joining can be filled with DNA polymerase and the free ends joined with DNA ligase.
En annen framgangsmåte involverer ligering via kohesive ender. Kompatible kohesive ender kan genereres på DNA fragmentet og vektoren, av egnete restriksjons-enzymer. Disse endene vil raskt kobles sammen gjennom komplementær base-paring og gjenværende innsnitt kan lukkes av DNA ligase. Another method involves ligation via cohesive ends. Compatible cohesive ends can be generated on the DNA fragment and the vector by suitable restriction enzymes. These ends will quickly join together through complementary base-pairing and the remaining incision can be closed by DNA ligase.
En ytterligere framgangsmåte benytter syntetiske molekyler kalt linkere og adaptorer. DNA fragmenter med stumpe ender (eng. blunt ends) genereres av bakteriofagen T4 DNA polymerase, eller E. coli DNA polymerase I som fjerner framskytende 3'ender og fyller inn tilbaketrukkete 3'ender. Syntetiske linkere, deler av stump-endet dobbelt-trådet DNA som inneholder gjenkjennings-sekvenser for definerte restriksjons-enzymer, kan ligeres med stump-endete DNA fragmenter med T4 DNA ligase. De blir deretter brutt ned med egnete restriksjons-enzymer for å danne kohesive ender, og ligeres til en ekspresjons-vektor med kompatible ender. Adaptorer er også kjemisk syntetiserte DNA fragment som inneholder en stump ende brukt for ligering, men inneholder også en forhands-dannet kohesiv ende. A further method uses synthetic molecules called linkers and adapters. DNA fragments with blunt ends are generated by the bacteriophage T4 DNA polymerase, or E. coli DNA polymerase I, which removes protruding 3' ends and fills in retracted 3' ends. Synthetic linkers, parts of blunt-ended double-stranded DNA containing recognition sequences for defined restriction enzymes, can be ligated with blunt-ended DNA fragments with T4 DNA ligase. They are then degraded with suitable restriction enzymes to form cohesive ends, and ligated into an expression vector with compatible ends. Adapters are also chemically synthesized DNA fragments that contain a blunt end used for ligation, but also contain a pre-formed cohesive end.
Syntetiske linkere som inneholder en rekke restriksjons endonuklease-seter er kommersielt tilgjengelig fra et antall kilder, inkludert International Biotechnologies Inc, New Haven, CN, USA. Synthetic linkers containing a variety of restriction endonuclease sites are commercially available from a number of sources, including International Biotechnologies Inc, New Haven, CN, USA.
En ønsket måte å modifisere det DNA kodende polypeptidet i samsvar med oppfinnelsen på, er å bruke polymerase-kjede-reaksjonen som omtalt av Saiki et al (1988) Science 239, 487-491.1 denne framgangsmåten er DNA'et som skal amplifiseres enzymatisk flankert av to spesifikke oligonukleotid-primere som selv blir inkorporert i det amplifiserte DNA'et. De nevnte spesifikke primerne kan inneholde restriksjons-endonuklease gjenkjennings-seter som kan benyttes for kloning inn i ekspresjons-vektorer, ved bruk av framgangsmåter som er kjente innen faget. A desired way to modify the DNA encoding the polypeptide in accordance with the invention is to use the polymerase chain reaction as discussed by Saiki et al (1988) Science 239, 487-491.1 this method the DNA to be amplified enzymatically flanked by two specific oligonucleotide primers which are themselves incorporated into the amplified DNA. The specific primers mentioned may contain restriction endonuclease recognition sites which can be used for cloning into expression vectors, using methods known in the art.
Et tredje aspekt av foreliggende oppfinnelse framskaffer derfor en polynukleotid-sekvens som kan frambringes og/eller produseres ved en framgangsmåte i samsvar med det første eller andre aspektet av oppfinnelsen. A third aspect of the present invention therefore provides a polynucleotide sequence which can be produced and/or produced by a method in accordance with the first or second aspect of the invention.
Et fjerde aspekt av oppfinnelsen framskaffer et polypeptid som er kodet for i en polynukleotid-sekvens i samsvar med det tredje aspektet av oppfinnelsen, for eksempel et antistoff eller et fragment av det (f.eks. enkelt-trådet ScFv antistoff). A fourth aspect of the invention provides a polypeptide encoded in a polynucleotide sequence in accordance with the third aspect of the invention, for example an antibody or a fragment thereof (eg single-stranded ScFv antibody).
Oppfinnelsen framskaffer videre en vektor som inkorporerer en polynukleotid-sekvens i samsvar med det andre aspektet av den foreliggende oppfinnelsen, og vertsceller transformert med slike vektorer. Eksemplariske vertsceller inkluderer mammalske celler så som eggstokk celler fra kinesiske hamstere. The invention further provides a vector incorporating a polynucleotide sequence in accordance with the second aspect of the present invention, and host cells transformed with such vectors. Exemplary host cells include mammalian cells such as Chinese hamster ovary cells.
I en foretrukket utførelse er ekspresjons-vektoren en fag-display vektor. In a preferred embodiment, the expression vector is a phage display vector.
Framvisningen av proteiner og polypeptider på overflata av bakteriofag (fag), koblet sammen med en av fag-beleggs-proteinene, framskaffer et kraftig verktøy for utvelgelse av spesifikke ligander. Denne "fag framvisnings" teknikken ble opprinnelig benyttet av Smith i 1985 ( Science 228, 1315-7), for å danne store antistoff-bibliotek for det formål å kunne velge de med høy affinitet for et gitt antigen. I det siste har framgangsmåten blitt brukt for å presentere peptider, områder av proteiner og intakte proteiner på overflata av fag for å identifisere ligander som har deønskete egenskapene. The display of proteins and polypeptides on the surface of bacteriophage (phage), linked together with one of the phage coat proteins, provides a powerful tool for the selection of specific ligands. This "phage display" technique was originally used by Smith in 1985 (Science 228, 1315-7), to generate large antibody libraries for the purpose of selecting those with high affinity for a given antigen. Recently, the method has been used to present peptides, regions of proteins and intact proteins on the surface of phage to identify ligands that have the desired properties.
Prinsippene bak fag-display teknologi er som følger: The principles behind subject display technology are as follows:
(i) En nukleinsyre som koder for proteinet eller polypeptidet for display, er klonet inn i et fag; (ii) Den klonete nukleinsyren blir uttrykt og koblet sammen (eng. expressed fused) med den beleggs-ankrende delen av en av fag-beleggs proteinene (vanligvis p3 eller p8 beleggs-proteinet i tilfellet for et filamentøst fag), slik at det fremmede proteinet eller polypeptidet blir vist fram på overflata av faget; (iii) Faget som viser fram proteinet eller polypeptidet med deønskete egenskapene blir deretter valgt (f.eks. ved affinitets-kromatografi), og framskaffer dermed en genotype (bundet til en fenotype) som kan sekvenseres, multipliseres og overføres til andre ekspresjons-systemer. (i) A nucleic acid encoding the protein or polypeptide for display is cloned into a phage; (ii) The cloned nucleic acid is expressed and fused with the coat-anchoring part of one of the phage coat proteins (usually the p3 or p8 coat protein in the case of a filamentous phage), so that the foreign the protein or polypeptide is displayed on the surface of the subject; (iii) The subject that displays the protein or polypeptide with the desired properties is then selected (e.g. by affinity chromatography), thus providing a genotype (linked to a phenotype) that can be sequenced, multiplied and transferred to other expression systems .
Alternativt kan det fremmede proteinet eller polypeptidet uttrykkes ved bruk av en fagmid vektor (dvs. en vektor omfattende startpunktet for replikasjon utledet fra et fag og et plasmid) som kan pakkes som en enkelt-trådet nukleinsyre i et bakteriofag belegg. Når plasmidvektorene blir benyttet, blir et "hjelperfag" brukt for å framskaffe funksjonene av replikasjon og pakking av fagmid-nukleinsyren. Den resulterende fagen vil uttrykke både vill-type beleggs-proteinet (kodet for av hjelperfagen) og det modifiserte beleggs-proteinet (kodet for av fagmidet), mens bare det modifiserte beleggs-proteinet blir uttrykt når en fagvektor blir benyttet. Alternatively, the foreign protein or polypeptide can be expressed using a phagemid vector (ie a vector comprising the origin of replication derived from a phage and a plasmid) which can be packaged as a single-stranded nucleic acid in a bacteriophage coat. When the plasmid vectors are used, a "helper phage" is used to provide the functions of replication and packaging of the phagemid nucleic acid. The resulting phage will express both the wild-type coat protein (encoded for by the helper phage) and the modified coat protein (encoded for by the phage mite), while only the modified coat protein is expressed when a phage vector is used.
Framgangsmåter for å velge ut fag som uttrykker et protein eller peptid med en ønsket spesifisitet, er kjent innen faget. For eksempel er en mye brukt framgangsmåte "panning", hvorved fag-beholdninger som viser fram ligander blir eksponert for fastfase koblete mål-molekyler, f.eks. ved bruk av affinitets-kromatografi. Methods for selecting subjects that express a protein or peptide with a desired specificity are known in the art. For example, a widely used procedure is "panning", whereby phage stocks displaying ligands are exposed to solid-phase linked target molecules, e.g. using affinity chromatography.
Alternative framgangsmåter for utvelgelse av aktuelle fag inkluderer SAP (Selection og Amplification of Phages, som beskrevet i WO 95/16027) og SIP (Selectively-lnfective Phages, EP 614989 A, WO 99/07842) som benytter seleksjon basert på amplifisering av fag, hvorved den framviste liganden bindes spesifikt til en ligand-binder. I en utførelse av SAP framgangsmåten, blir dette oppnådd ved bruk av ikke-infeksiøse fag og ved å forbinde den aktuelle ligand-binderen til den N-terminale delen av p3. Dersom ligand-binderen spesifikt bindes til den framviste liganden, blir på denne måten det ellers ikke-infeksiøse ligand-uttrykkende faget forsynt med de delene av p3 som er nødvendig for infeksjon. Ettersom denne samvirkningen er reversibel, kan dermed seleksjon baseres på kinetiske parametre (se Duenas et al., 1996, Mol. Immunol. 33, 279-285). Alternative procedures for the selection of relevant phages include SAP (Selection and Amplification of Phages, as described in WO 95/16027) and SIP (Selectively-lnfective Phages, EP 614989 A, WO 99/07842) which use selection based on amplification of phages, whereby the presented ligand is bound specifically to a ligand binder. In one embodiment of the SAP method, this is achieved by using non-infectious phages and by connecting the appropriate ligand linker to the N-terminal part of p3. If the ligand binder is specifically bound to the displayed ligand, in this way the otherwise non-infectious ligand-expressing phage is supplied with the parts of p3 that are necessary for infection. As this interaction is reversible, selection can thus be based on kinetic parameters (see Duenas et al., 1996, Mol. Immunol. 33, 279-285).
Bruken av fag-display for å isolere ligander som binder biologisk relevante molekyler er gjennomgått i Felici et al., (1995) Biotechnol. Annual. Rev. 1,149-183, Katz (1997) Annual Rev. Biophys. Biomol. Struct. 26, 27-45 og Hoogenboom et al. (1998) Immunotechnology 4(1), 1-20. Flere randomiserte kombinasjons-peptid-bibliotek er utformet for å velge ut polypeptider som binder ulike mål, f.eks. celleoverflate-reseptorer eller DNA (gjennomgått av Kay, 1995, Perspect. Drug Discovery Des. 2, 251-268; Kay og Paul, 1996, Mol. Divers. 1139-140). Proteiner og multimeriske proteiner er med suksess fag-displayed som funksjonelle molekyler (se EP 0349578A, EP 0527839 A, EP 0589877 A; Chiswell og McCafferty, 1992, Trends in Biotechnol. 10, 80-84). I tillegg har funksjonelle antistoff-fragmenter (f.eks. Fab, enkelt-trådet Fv [scFv]) blitt uttrykt (McCafferty et al., 1990, Nature 348, 552-554; Barbas et al., 1991, Proe. Nati. Acad. Sei. USA 88, 7978-7982; Clackson et al., 1991, Nature 352, 624-628) og noen av svakhetene ved den humane monoklonale antistoff-teknologien er erstattet ettersom humane høy-affinitets antistoff-fragmenter er isolert (Marks et al., 1991, J. Mol. Biol, 222, 581-597; Hoogenboom og Winter, 1992, J. Mol. Biol. 227, 381-388). Ytterligere informasjon om prinsippene og framgangsmåten av fag-display er omtalt i Phage diplay ofpeptides and proteins: a laboratory manual Ed Kay, Winter og McCafferty (1996) Academic Press, Inc ISBN 0-12-402380-0. The use of phage display to isolate ligands that bind biologically relevant molecules is reviewed in Felici et al., (1995) Biotechnol. Annual. Fox. 1,149-183, Katz (1997) Annual Rev. Biophys. Biomol. Struct. 26, 27-45 and Hoogenboom et al. (1998) Immunotechnology 4(1), 1-20. Several randomized combinatorial peptide libraries have been designed to select polypeptides that bind different targets, e.g. cell surface receptors or DNA (reviewed by Kay, 1995, Perspect. Drug Discovery Des. 2, 251-268; Kay and Paul, 1996, Mol. Divers. 1139-140). Proteins and multimeric proteins have been successfully phage-displayed as functional molecules (see EP 0349578A, EP 0527839 A, EP 0589877 A; Chiswell and McCafferty, 1992, Trends in Biotechnol. 10, 80-84). In addition, functional antibody fragments (eg, Fab, single-stranded Fv [scFv]) have been expressed (McCafferty et al., 1990, Nature 348, 552-554; Barbas et al., 1991, Proe. Nat. Acad. Sci. USA 88, 7978-7982; Clackson et al., 1991, Nature 352, 624-628) and some of the weaknesses of the human monoclonal antibody technology have been superseded as human high-affinity antibody fragments have been isolated (Marks et al., 1991, J. Mol. Biol, 222, 581-597; Hoogenboom and Winter, 1992, J. Mol. Biol. 227, 381-388). Further information on the principles and procedure of phage display is discussed in Phage display of peptides and proteins: a laboratory manual Ed Kay, Winter and McCafferty (1996) Academic Press, Inc ISBN 0-12-402380-0.
I en foretrukket utførelse av det første og andre aspektet av oppfinnelsen, omfatter derfor framgangsmåten ytterligere trinnet for å uttrykke polynukleotid-sekvensen(e) som er satt sammen i trinn c) og screene de(n) resulterende polypeptiden(e) omfattende et antistoff-variabelt område, forønskete egenskaper. Deønskete egenskapene er fortrinnsvis lett selekterbare med kjente teknikker. For eksempel kan antistoff screenes for ønsket affinitet ved bruk av affinitets-kromatografi-metoder. In a preferred embodiment of the first and second aspects of the invention, the method therefore further comprises the step of expressing the polynucleotide sequence(s) assembled in step c) and screening the resulting polypeptide(s) comprising an antibody- variable range, desired characteristics. The desired properties are preferably easily selectable with known techniques. For example, antibody can be screened for the desired affinity using affinity chromatography methods.
Et ytterligere aspekt av oppfinnelsen framskaffer et polynukleotid-bibliotek som kan produseres med en framgangsmåte i samsvar med et andre aspekt av oppfinnelsen, dvs. omfattende polynukleotider som kan framskaffes med en framgangsmåte i samsvar med et første aspekt av oppfinnelsen. Et slikt bibliotek vil omfatte polynukleotider som koder for en populasjon av antistoff-variable områder, hvor hvert av disse deler et felles rammeverk ("hovedramma"). A further aspect of the invention provides a polynucleotide library which can be produced by a method in accordance with a second aspect of the invention, i.e. comprising polynucleotides which can be produced by a method in accordance with a first aspect of the invention. Such a library would comprise polynucleotides encoding a population of antibody variable regions, each of which shares a common framework ("master frame").
Fortrinnsvis er polynukleotid-biblioteket et ekspresjonsvektor-bibliotek. Det er hensiktsmessig dersom polynukleotid-biblioteket er et fagdisplay-bibliotek. Preferably, the polynucleotide library is an expression vector library. It is appropriate if the polynucleotide library is a phage display library.
Oppfinnelsen The invention
Den foreliggende oppfinnelsen representerer en utvikling av teknologien som er presentert i WO 98/32845, Soderlind et al., (1999) Immunotechnology, 4, 279-285, og Jirholt et al. (1998) Gene 215, 471-476. Det refereres til disse for generell beskrivelse av framgangsmåtene og forholdene som benyttes for å amplifisere CDRer fra et cDNA-bibliotek som inneholder antistoff-kodende sekvenser, og framgangsmåter, materialer og forhold for å igjen sette sammen CDRene som på denne måten blir amplifisert inn i hovedramma ved overlapp-ekspansjons PCR. The present invention represents a development of the technology presented in WO 98/32845, Soderlind et al., (1999) Immunotechnology, 4, 279-285, and Jirholt et al. (1998) Gene 215, 471-476. Reference is made to these for a general description of the procedures and conditions used to amplify CDRs from a cDNA library containing antibody-encoding sequences, and procedures, materials and conditions for reassembling the CDRs thus amplified into the main frame by overlap-expansion PCR.
Framgangsmåten kan videre omfatte trinnet for å uttrykke det resulterende antistoffet som den sammensatte nukleotid-sekvensen koder for, og å screene etter ønskete egenskaper. Igjen er dette beskrevet i detalj i de ovenfor nevnte referansene. The method may further comprise the step of expressing the resulting antibody that the assembled nucleotide sequence encodes, and screening for desired properties. Again, this is described in detail in the above mentioned references.
Det resulterende uttrykte antistoffet kan screenes forønskete egenskaper. For eksempel kan det væreønskelig å endre dets evne til spesifikt å bindes til et antigen eller å bedre dets bindings-egenskaper i forhold til mor-antistoffet. Nok en gang er dette beskrevet i detalj i de ovenfor nevnte referansene. The resulting expressed antibody can be screened for desired properties. For example, it may be desirable to change its ability to specifically bind to an antigen or to improve its binding properties relative to the parent antibody. Once again, this is described in detail in the above-mentioned references.
Oligonukleotidene som benyttes som amplifiserings-primerne har fortrinnsvis i det minste to nukleinsyre-rester som er forskjellig fra en tilsvarende del av nukleinsyre-sekvensen som koder for hovedramma. Mer fordelaktig er det i det minste 3, 4, 5, 6, 7, 8,10 eller 12 ulike nukleinsyre-rester. I en alternativ definisjon, har amplifiserings-primerne fortrinnsvis ikke mer enn omtrent 95% sekvens-identitet med en tilsvarende del av nukleinsyre-sekvensen som koder for hovedramma, mer fordelaktig ikke mer enn omtrent 90%, 85%, 80%, 70% eller 60 % sekvens-identitet. The oligonucleotides used as the amplification primers preferably have at least two nucleic acid residues which are different from a corresponding part of the nucleic acid sequence which codes for the main frame. More advantageously there are at least 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10 or 12 different nucleic acid residues. In an alternative definition, the amplification primers preferably have no more than about 95% sequence identity with a corresponding portion of the nucleic acid sequence encoding the main frame, more advantageously no more than about 90%, 85%, 80%, 70% or 60% sequence identity.
I tradisjonell CDR implantasjon, kan amplifiserings-primerne inkludere et lite antall nukleotider som koder en eller flere aminosyre-rester av den tilstøtende enden av CDRen (f.eks. tre nukleotider, som koder for en CDR-rest). Dette gjelder også for den foreliggende oppfinnelsen, og i slike tilfeller kan nukleotidene av CDRen ses bort fra når antallet nukleotid-forskjeller mellom primeren og hovedramma, bestemmes. In traditional CDR implantation, the amplification primers may include a small number of nucleotides encoding one or more amino acid residues of the adjacent end of the CDR (eg, three nucleotides, encoding one CDR residue). This also applies to the present invention, and in such cases the nucleotides of the CDR can be disregarded when the number of nucleotide differences between the primer and main frame is determined.
Med hensyn til lærdommen som er gitt her og i de siterte referansene, om basis CDR implantasjons-teknikk, vil en fagperson være i stand til å utforme primere for å amplifisere CDRene og, dersom det er nødvendig ellerønskelig, modifisere amplifiserings-produktene for å gjøre ramme-regionene mer lik den valgte hovedramma. In light of the teachings provided herein and in the cited references, of basic CDR implantation techniques, one skilled in the art will be able to design primers to amplify the CDRs and, if necessary or desired, modify the amplification products to make frame regions more similar to the selected main frame.
Når et gitt kjønnscellelinje-gen skal målsettes, kan høy-spesifiserte primere være ønskelig, for eksempel basert nøyaktig på sekvensen som koder for delene av ramme-regionene av det genet som flankerer CDRen eller CDRene som skal amplifiseres. Sekvensene av ulike kjønnscellelinje-gen er tilgjengelig fra VBASE sekvens-katalogen (URL: http://www.mrc-cpe.cam.ac.uk/imt-doc/public/lNTRO.html) eller fra DNAplot katalogen (URL: http://www.genetik.uni-koeln.de:80/dnaplot/vsearch_human.html). When a given germline gene is to be targeted, highly specific primers may be desirable, for example, based precisely on the sequence encoding the portions of the framework regions of that gene flanking the CDR or CDRs to be amplified. The sequences of various germline genes are available from the VBASE sequence catalog (URL: http://www.mrc-cpe.cam.ac.uk/imt-doc/public/lNTRO.html) or from the DNAplot catalog (URL: http ://www.genetik.uni-koeln.de:80/dnaplot/vsearch_human.html).
På lignende måte kan primere utformes for å amplifisere CDRer fra en gitt kjønnscellelinje-genfamilie, ved å utforme primere basert på konsensus-sekvensen av genene i den familien. For eksempel kan en konsensus-sekvens være definert som base-sekvensen som er funnet ved >90 % av locus av en gitt kjønnscellelinje familie. Slike sekvenser kan inkludere degenerasjons-seter, som antyder at ulike individuelle sekvenser har ulike nukleotider i det setet. Det kan ikke desto mindre være noen felles trekk av nukleotid-rester som framkommer ved slike degenerasjons-seter, slike seter er designert R (purine; baser G og A), Y (pyrimidine; C og T), M (amino; A, C), K (keto, T, G), S (sterk; C, G), W (svak, A, T), B (ikke A), D (ikke C), H (ikke G) eller V (ikke T). Et sete hvor ingen felles trekk er tydelig er markert N (om noen). Similarly, primers can be designed to amplify CDRs from a given germline gene family, by designing primers based on the consensus sequence of the genes in that family. For example, a consensus sequence may be defined as the base sequence found at >90% of the locus of a given germline family. Such sequences may include degeneracy sites, which suggest that different individual sequences have different nucleotides at that site. There may nevertheless be some common features of nucleotide residues that appear at such degeneracy sites, such sites are designated R (purine; bases G and A), Y (pyrimidine; C and T), M (amino; A, C), K (keto, T, G), S (strong; C, G), W (weak, A, T), B (not A), D (not C), H (not G) or V ( not T). A seat where no common feature is evident is marked N (if any).
Primere basert på konsensus-sekvenser som inkluderer slik designasjoner kan være degenererte, dvs. en populasjon av primere er dannet for å inkludere alle mulige kombinasjoner som er samsvarende med konsensus-sekvensen, eller hvor egnete kunstige baser som etteraper gitte sett av baser kan inkluderes i en homogen populasjon av primere. Primers based on consensus sequences that include such designations may be degenerate, i.e. a population of primers is formed to include all possible combinations that are consistent with the consensus sequence, or where suitable artificial bases mimicking given sets of bases may be included in a homogeneous population of primers.
Informasjon som henfører kjønnscellelinje-gener til kjønnscellelinje-genfamilier (så som de variable tunge kjønnscellelinje-genfamiliene VH1, VH2, VH3, VH4, VH5, VH6, og VH7) er tilgjengelig fra VBASE katalogen som det er referert til ovenfor. Information assigning germline genes to germline gene families (such as the variable heavy germline gene families VH1, VH2, VH3, VH4, VH5, VH6, and VH7) is available from the VBASE catalog referenced above.
På samme måte er det mulig å utforme primerne til å amplifisere CDRer fra en rekke kjønnscellelinje-genfamilier, ved bruk av en konsensus-sekvens av kjønnscellelinje-gener fra en rekke familier. Det vil imidlertid generelt være foretrukket å målsette et bestemt kjønnscellelinje-gen eller familie. Likewise, it is possible to design the primers to amplify CDRs from a variety of germline gene families, using a consensus sequence of germline genes from a variety of families. However, it will generally be preferred to target a particular germline gene or family.
Med dette i betraktning vil en fagperson være i stand til å utforme egnete primere som avhenger av spesifisiteten som er nødvendig. Fortrinnsvis er i det minste en primer av det, eller hvert, par(et) som benyttes for å initielt amplifisere CDRene, i det minste 15 nukleotider langt, mer foretrukket i det minste 18, enda mer foretrukket i det minste 21 eller 24, valgfritt i det minste 30, 36 eller 42. Primeren er imidlertid ikke mer enn 42 nukleotider lang, mer foretrukket ikke mer enn With this in mind, a person skilled in the art will be able to design suitable primers depending on the specificity required. Preferably, at least one primer of the or each pair(s) used to initially amplify the CDRs is at least 15 nucleotides long, more preferably at least 18, even more preferably at least 21 or 24, optionally at least 30, 36 or 42. However, the primer is no more than 42 nucleotides long, more preferably no more than
36 eller 30, mer fordelaktig ikke mer enn 27. 36 or 30, more advantageously no more than 27.
Framgangsmåten vil fortrinnsvis bli benyttet for å implantere CDRer i alle tre posisjonene i det variable området, ettersom dette fører til maksimal variabilitet, og endelig mer nyttige bibliotek. Framgangsmåten kan dersom det erønskelig (f.eks. for å optimalisere et tidligere oppnådd antistoff), benyttes for å implantere bare en eller to CDRer. I slike tilfeller vil nukleinsyren som koder for invarians CDRen bli inkludert i overlapp-ekspansjons PCR-trinnet, i tillegg til de nylig amplifiserte CDRene og nukleinsyren som koder for den valgte hovedramma. The method will preferably be used to implant CDRs in all three positions in the variable region, as this leads to maximum variability, and ultimately more useful libraries. The method can, if desired (eg to optimize a previously obtained antibody), be used to implant only one or two CDRs. In such cases, the nucleic acid encoding the invariance CDR will be included in the overlap expansion PCR step, in addition to the newly amplified CDRs and the nucleic acid encoding the selected main frame.
En foretrukket utførelse av oppfinnelsen er å implantere CDRer fra immunoglobulin gener av den samme generelle type som hovedramma (f.eks. implantere VHCDRer i VH hovedramme). Oppfinnelsen omfatter imidlertid også implantering av en CDR kodende nukleinsyre fra enhver type av immunoglobulin-gen som har en variabel region som definert ovenfor, inn i ei hovedramme som er uavhengig av enhver slik type av immunoglobulin-superfamilie gen. For eksempel kan VA CDRer settes inn i en VH hovedramme, og omvendt. Dessuten kan ethvert medlem av immunoglobulin superfamilien som har analoge strukturer med CDRer og FRer framskaffe CDRene og/eller hoved FRene i samsvar med oppfinnelsen, beskrivelsen ovenfor er anvendelig mutatis mutandis. A preferred embodiment of the invention is to implant CDRs from immunoglobulin genes of the same general type as the main frame (e.g. implanting VHCDRs in the VH main frame). However, the invention also encompasses the implantation of a CDR encoding nucleic acid from any type of immunoglobulin gene having a variable region as defined above, into a main frame which is independent of any such type of immunoglobulin superfamily gene. For example, VA CDRs can be inserted into a VH mainframe, and vice versa. Moreover, any member of the immunoglobulin superfamily having analogous structures with CDRs and FRs can provide the CDRs and/or main FRs in accordance with the invention, the above description being applicable mutatis mutandis.
Begrepet "antistoff" er her benyttet i dets bredeste betydning, også for å inkludere antistoff fragmenter med et variabelt område som inkluderer CDRer flankert av ramme-regioner. Eksempler på antistoff-fragmenter som har slike variable områder er Fab fragmentet som omfatter Vl, Vh, Clog CH1 områder; Fd fragment omfattende VH og CH1 områder; Fv fragment omfattende VLog VH områder av en enkel arm av et antistoff; dAb fragmentet som omfatter et VH område; og F(ab')2 fragmentet, et bivalent fragment omfattende to Fab fragmenter forbundet av en disulfid-bru ved hengsel-regionen. Enkelt-trådet Fv fragmenter er også inkludert. The term "antibody" is used herein in its broadest sense, also to include variable region antibody fragments that include CDRs flanked by framework regions. Examples of antibody fragments which have such variable regions are the Fab fragment which comprises Vl, Vh, Clog CH1 regions; Fd fragment comprising VH and CH1 regions; Fv fragment comprising VLog VH regions of a single arm of an antibody; the dAb fragment comprising a VH region; and the F(ab')2 fragment, a bivalent fragment comprising two Fab fragments joined by a disulfide bridge at the hinge region. Single-stranded Fv fragments are also included.
Alleønskete hovedramme-regioner (eller "ramme-regioner (FR'er) av en valgt type") kan benyttes i foreliggende oppfinnelse. De kan særlig velges til å være svært kompatible med bakterie ekspresjons-systemet og fagsystemet som skal benyttes, og sikrer dermed en høy grad av funksjonelt protein display. Foretrukne eksempler er ramme-regioner fra DP-47 og DPL-3 kjønns-cellelinje-genene (henholdsvis av VH3 og VÅ. kjønnscellelinje-genfamiliene). Any desired main frame regions (or "frame regions (FRs) of a selected type") may be used in the present invention. In particular, they can be chosen to be highly compatible with the bacterial expression system and the phage system to be used, thus ensuring a high degree of functional protein display. Preferred examples are framework regions from the DP-47 and DPL-3 germline genes (of the VH3 and VÅ. germline gene families, respectively).
Det er nå generell enighet om at CDR-løkker, som bygger opp overflata i antistoff kombinasjons-setene, kan grupperes inn i et begrenset antall såkalte kanoniske strukturer, avhengig av konformasjonen deres etter folding. Pioner-arbeidet i dette området ble utført av Cothia og Lesk (1987) som klassifiserte CDR1 og 2 i den tunge kjeden, og CDR 1-3 i den lette kjeden, i få basiske strukturer. It is now generally agreed that CDR loops, which build up the surface of the antibody combination sites, can be grouped into a limited number of so-called canonical structures, depending on their conformation after folding. Pioneering work in this area was carried out by Cothia and Lesk (1987) who classified CDR1 and 2 of the heavy chain, and CDRs 1-3 of the light chain, into few basic structures.
Konseptet med kanoniske strukturer er resultatet av utstrakte analyser av empirisk bestemte og analyserte antistoff-strukturer. Determinantene for kanoniske konformasjoner er lengden av løkkene, nøkkel-rester i løkkene og nøkkel-rester i de tilstøtende ramme-sekvensene (Chothia et al. 1992; Tomlinson et al. 1995; Al-Lazikani et al 1997). For eksempel kan de humane V* sekvensene grupperes i 6 kanoniske strukturer for CDRL1 løkka, 1 kanonisk struktur for CDRL2 løkka, og 5 kanoniske strukturer for CDRL3 løkka. På samme måte kan de humane VH sekvensene grupperes i 3 kanoniske strukturer for CDRH1 løkka og 4 kanoniske strukturer for CDRH2 løkka. The concept of canonical structures is the result of extensive analyzes of empirically determined and analyzed antibody structures. The determinants of canonical conformations are the length of the loops, key residues in the loops and key residues in the adjacent framework sequences (Chothia et al. 1992; Tomlinson et al. 1995; Al-Lazikani et al. 1997). For example, the human V* sequences can be grouped into 6 canonical structures for the CDRL1 loop, 1 canonical structure for the CDRL2 loop, and 5 canonical structures for the CDRL3 loop. In the same way, the human VH sequences can be grouped into 3 canonical structures for the CDRH1 loop and 4 canonical structures for the CDRH2 loop.
CDRH3 løkka har ennå ikke blitt klassifisert i distinkte kanoniske klasser, mest sannsynlig på grunn av dens naturlige lengde-variasjon som fører til unike egenskaper med hensyn til fleksibilitet. Nylig er det imidlertid blitt demonstrert at også denne CDRen også er bygd opp av struktur-elementer som danner en basis torso, nært og i noen grad inkluderende i ramme-området, og en topp-hode region som av og til inkluderer en ytterligere skulder (Morea et al. 1998). The CDRH3 loop has not yet been classified into distinct canonical classes, most likely due to its natural length variation leading to unique properties with respect to flexibility. Recently, however, it has been demonstrated that this CDR is also made up of structural elements that form a base torso, closely and to some extent inclusive of the frame region, and a top-head region that occasionally includes a further shoulder ( Morea et al. 1998).
Det er tenkelig at naturen har utviklet ulike typer kanoniske strukturer for å håndtere de mangfoldige antigen-strukturene som immun-systemene kan støte på. Naturen presenterer også disse strukturene i sammenheng med forskjellige ramme-strukturer. Ei gitt CDR løkke er på denne måten funnet i kombinasjon med ei gitt ramme (VBASE). Det ser også ut til å være en tilbøyelighet til at kanoniske strukturer blir benyttet for å danne egnete overflater, komplementære til ulike typer antigener. Særlig ser det ut til at løkker med kanonisk struktur som bygger opp ei flat overflate bindes godt til store protein antigener. Disse løkkene har en tilbøyelighet til å være heller korte, mens lengre løkker fortrinnsvis er funnet i antistoff som er spesifikk for mindre molekyler, f.eks. haptener (Lara-Ochoa et al. 1996). Ikke alle løkkene ser ut til å være like viktige for å danne variabilitet i overflatene. H3 er selvsagt særlig viktig i dette henseende, men også H2 og LI bestemmer i stor grad overflata (Vargas-Madrazo et al. 1995). It is conceivable that nature has developed different types of canonical structures to handle the diverse antigenic structures that the immune systems may encounter. Nature also presents these structures in conjunction with different framework structures. A given CDR loop is thus found in combination with a given frame (VBASE). There also appears to be a tendency for canonical structures to be used to form suitable surfaces, complementary to different types of antigens. In particular, it appears that loops with a canonical structure that build up a flat surface bind well to large protein antigens. These loops tend to be rather short, while longer loops are preferentially found in antibodies specific for smaller molecules, e.g. haptens (Lara-Ochoa et al. 1996). Not all the loops appear to be equally important in forming variability in the surfaces. H3 is of course particularly important in this respect, but also H2 and LI largely determine the surface area (Vargas-Madrazo et al. 1995).
Ved bruk av CDR implantasjons-teknologi har det uventet blitt oppdaget at noen av de valgte antistoffene omfattet CDRer med kanoniske strukturer som vanligvis ikke finnes i den brukte ramma. Disse antistoffene er funksjonelle ettersom de binder antigenet med høy affinitet (eksempel 1). Ved bruk av et enkelt rammeverk er det på denne måten mulig å danne funksjonell variabilitet i antistoff kombinasjons-seter som er basert på kanoniske løkker som er uvanlige i forbindelse med ei gitt ramme. Et bibliotek basert på et slikt konsept ville ha fordeler i forhold til mer konvensjonelle bibliotek ettersom det kan romme antistoffer med stor variasjon i topologier og samtidig være svært effektiv i det valgte verts-systemet (f.eks. E. coli). Using CDR implantation technology, it has been unexpectedly discovered that some of the selected antibodies included CDRs with canonical structures that are not usually found in the frame used. These antibodies are functional as they bind the antigen with high affinity (Example 1). By using a single framework, it is thus possible to form functional variability in antibody combination sites that are based on canonical loops that are unusual in connection with a given framework. A library based on such a concept would have advantages over more conventional libraries as it can accommodate antibodies with a large variation in topologies and at the same time be highly efficient in the chosen host system (e.g. E. coli).
Bindings-egenskapene av antistoffer kunne dessuten bli forbedret ved å framskaffe (eng. shufffling) valgte CDRer for å kunne rekombinere de mest optimale CDRene inn i et enkelt antistoff-molekyl. Som det vil forstås, tillater CDR implantasjons-teknologi framskaffing av 1 til 6 CDRer samtidig og har blitt brukt på basis av biblioteket som er presentert her i eksemplene, for å bedre affiniteter av valgte antistoff mer enn 30 ganger i ett enkelt trinn. The binding properties of antibodies could also be improved by shuffling selected CDRs in order to be able to recombine the most optimal CDRs into a single antibody molecule. As will be appreciated, CDR implantation technology allows the generation of 1 to 6 CDRs simultaneously and has been used on the basis of the library presented herein in the examples to improve affinities of selected antibodies more than 30-fold in a single step.
Foreliggende oppfinnelse kan derfor føre til nye kombinasjoner av klasser av kanonisk struktur, for eksempel ved å kombinere kanoniske strukturer av klasser som vanligvis ikke er funnet i gener av den sammen kjønnscellelinje-familien. For eksempel ved å inkorporere CDRH2 CDRer inn i CDRL2 posisjonen i en VKkjede, variabilitet fra 4 klasser kanonisk struktur er tilgjengelig i denne posisjonen, mens i det naturlige VKantistoffet er det bare en klasse kanonisk struktur som er benyttet i CDRL2 posisjonen. The present invention can therefore lead to new combinations of classes of canonical structure, for example by combining canonical structures of classes that are not usually found in genes of the combined germline family. For example, by incorporating CDRH2 CDRs into the CDRL2 position in a VK chain, variability from 4 classes of canonical structure is available at this position, whereas in the natural VK antibody only one class of canonical structure is used in the CDRL2 position.
Amplifiserings-primerne er fortrinnsvis utformet for å amplifisere CDRer av et større antall klasser kanonisk struktur, enn antallet klasser kanonisk struktur som er funnet i kjønnscellelinje-genfamilien som hovedramma tilhører, eller CDRer av andre klasser kanonisk struktur enn de som er funnet i kjønnscellelinje-genfamilien som hovedramma tilhører. Forutsigelser av den kanoniske strukturen som en gitt CDR inntar, kan bestemmes ved bruk av et online verktøy på URL: http://www.biochem.ucl.ac.uk/~martin/abs/chothia.html. The amplification primers are preferably designed to amplify CDRs of a greater number of classes of canonical structure than the number of classes of canonical structure found in the germline gene family to which the main frame belongs, or CDRs of other classes of canonical structure than those found in the germline gene family to which the main frame belongs. Predictions of the canonical structure that a given CDR occupies can be determined using an online tool at URL: http://www.biochem.ucl.ac.uk/~martin/abs/chothia.html.
Hovedramma trenger ikke å være ei som er naturlig forekommende, men kan, for eksempel, ha vært optimalisert, for eksempel, for ekspresjonen eller fagsystemet som skal benyttes, eller for å redusere antigenisitet in vivo. The master frame need not be one that occurs naturally, but may, for example, have been optimized, for example, for the expression or phage system to be used, or to reduce antigenicity in vivo.
CDRene som har blitt amplifisert kan bli utsatt for mutagenese, for eksempel ved bruk av utstrakt-feil PCR (eng. error-prone), før de inkorporeres inn i hovedramma (f.eks. som beskrevet i WO 98/32845), selv om dette vanligvis ikke er foretrukket ettersom det er mindre sjanse for at naturlig forekommende CDRer er antigene enn kunstige. The CDRs which have been amplified may be subjected to mutagenesis, for example using error-prone PCR, before being incorporated into the main frame (eg as described in WO 98/32845), although this is usually not preferred as naturally occurring CDRs are less likely to be antigenic than artificial ones.
"Prosent (%) nukleinsyre-sekvens-identitet" er definert som en prosent av nukleinsyre-restene i en kandidat-sekvens som er identisk med nukleinsyre-restene i sekvensen som den sammenlignes med, etter at sekvensene er stilt kant i kant og gap er introdusert, om nødvendig, for å oppnå maksimal prosent sekvens-identitet, og uten å vurdere noen konservative substitusjoner som del av sekvens-identiteten. Prosentvis identitets-verdiene som er gitt her, ble generert av BLASTN modulen av WU-BLAST-2 (som ble oppnådd fra Altschul et al (1996); "Percent (%) nucleic acid sequence identity" is defined as a percentage of the nucleic acid residues in a candidate sequence that are identical to the nucleic acid residues in the sequence to which it is compared, after aligning the sequences and gaps introduced, if necessary, to achieve the maximum percent sequence identity, and without considering any conservative substitutions as part of the sequence identity. The percent identity values given here were generated by the BLASTN module of WU-BLAST-2 (which was obtained from Altschul et al (1996);
URL:http://blast.wustl/edu/blast/README.html).WU-BLAST-2 benytter flere søke-parametre, hvor de fleste er satt til default verdier. De justerbare parameterene er satt med de følgende verdiene: overlapp spenn = 1, overlapp fraksjon = 0,125. En prosent nukleinsyre-sekvens identitets-verdi blir bestemt av antallet samsvarende identiske rester delt på det totale antallet rester av den "lengste" sekvensen i den innrettete regionen, multiplisert med 100. Den "lengste" sekvensen er den som har flest faktiske rester i den innrettete regionen (gap introdusert av WU-BLAST-2 for å maksimere innstillings-bedømmingen blir ignorert). URL:http://blast.wustl/edu/blast/README.html).WU-BLAST-2 uses several search parameters, most of which are set to default values. The adjustable parameters are set with the following values: overlap span = 1, overlap fraction = 0.125. A percent nucleic acid sequence identity value is determined by the number of matching identical residues divided by the total number of residues of the "longest" sequence in the aligned region, multiplied by 100. The "longest" sequence is the one with the most actual residues in the aligned region (gaps introduced by WU-BLAST-2 to maximize alignment judgment are ignored).
De følgende eksemplene er framskaffet for en bedre forståelse av oppfinnelsen, og refererer til de vedlagte figurene, hvor The following examples have been provided for a better understanding of the invention, and refer to the attached figures, where
figur 1 (del A til D) viser inkorporeringen av ei CDRH2 løkke fra kjønnscellelinje-genet DP29 i ei ramme av DP-47, og figure 1 (parts A to D) shows the incorporation of a CDRH2 loop from the germ cell line gene DP29 into a frame of DP-47, and
figur 2 (del A til E) viser inkorporeringen av ei CDRH2 løkke fra kjønnscellelinje-genet DP-73 inn figure 2 (parts A to E) shows the incorporation of a CDRH2 loop from the germ cell line gene DP-73 into
i ei ramme av DP-47. in a frame of DP-47.
Eksempler Utførelse av primere og sammensetting av antistoff- gener Examples Designing primers and assembly of antibody genes
Primere som er forskjellig fra de tilsvarende sekvensene i DP-47 ramma, blir benyttet for å amplifisere CDRer fra ulike kjønnscellelinje-gener. I eksempel IA er hovedramma og ramma for genet hvorfra CDRen blir amplifisert (DP-29) tilstrekkelig like til at den på denne måten amplifiserte sekvensen kan inkorporeres i ei DP-47 ramme uten ytterligere modifikasjon. I eksempel IB er rammene mer ulike, og sekvensen som blir amplifisert på denne måten blir ytterligere modifisert for å bli mer lik med DP-47 ramma før den inkorporeres deri. Dette blir oppnådd ved bruk av primere som suksessivt fører ramme-regionene som flankerer CDRene til konformitet med den valgte ramma i en utformet og planlagt iterativ prosess. På denne måten blir det mulig å plukke opp CDR-løkker som har kanoniske strukturer som er atypiske for den valgte DP-47 ramma. Primers different from the corresponding sequences in the DP-47 frame are used to amplify CDRs from different germline genes. In example IA, the main frame and the frame of the gene from which the CDR is amplified (DP-29) are sufficiently similar that the sequence amplified in this way can be incorporated into a DP-47 frame without further modification. In example IB, the frames are more different, and the sequence amplified in this way is further modified to be more similar to the DP-47 frame before being incorporated therein. This is accomplished by the use of primers that successively bring the in-frame regions flanking the CDRs into conformation with the selected frame in a designed and planned iterative process. In this way, it becomes possible to pick up CDR loops that have canonical structures that are atypical of the selected DP-47 framework.
Når det, som her, erønskelig å inkorporere en spesifikk CDR i hovedramma, kan det være fordelaktig å bestemme homologien (dvs prosentvis identitet) mellom den valgte ramma og ramma som omgir den atypiske CDRen som skal inkorporeres inn i den valgte ramma. Dersom det benyttes primere med en kjent sekvens for å "fiske" etter CDRer i et bibliotek, er det selvsagt mer viktig å bestemme homologien mellom primerne og ramme-sekvensen. When, as here, it is desirable to incorporate a specific CDR into the main frame, it may be advantageous to determine the homology (ie, percent identity) between the selected frame and the frame surrounding the atypical CDR to be incorporated into the selected frame. If primers with a known sequence are used to "fish" for CDRs in a library, it is of course more important to determine the homology between the primers and the frame sequence.
Graden av homologi bestemmer antallet PCR-amplifiserings-trinn som er nødvendig for å få den atypiske CDRen inn i den valgte ramma. Dette betyr at lavere grad av homologi vil resultere i flere sekvensielle PCR-trinn for å konvertere de opprinnelige FR som flankerer den atypiske CDRen, til sekvensen for den valgte FR. The degree of homology determines the number of PCR amplification steps necessary to bring the atypical CDR into the selected frame. This means that lower degrees of homology will result in more sequential PCR steps to convert the original FRs flanking the atypical CDR to the sequence of the chosen FR.
Eksempel IA Example IA
Figur 1 viser sekvensene og trinnene som er involvert i amplifiseringen av DP-29 CDRH2, og inkorporeringen inn i nukleinsyren som koder for ramma av DP-47. Figure 1 shows the sequences and steps involved in the amplification of DP-29 CDRH2, and its incorporation into the nucleic acid encoding the frame of DP-47.
Del A viser nukleinsyre-sekvenser som koder for deler av ramme-regionene som flankerer DP-47 og DP-29 CDRH3 løkkene og de utledete aminosyre-sekvensene. Nukleotid-samsvar er merket med symbolet I. Som det vil framgå er det noen feilpasninger (eng. mismatches): henholdsvis 8 av Part A shows nucleic acid sequences encoding parts of the framework regions flanking the DP-47 and DP-29 CDRH3 loops and the deduced amino acid sequences. Nucleotide matches are marked with the symbol I. As will be seen, there are some mismatches: respectively 8 of
36 nukleotider og 7 av 27 nukleotider, i de to flankerende delene. 36 nucleotides and 7 of 27 nucleotides, in the two flanking parts.
Del B viser amplifiserings-primere ("#primere") som er identiske med de nukleinsyre kodende delene av ramme-regionene som flankerer DP-29 CDRH2 løkkene, stilt kant i kant med den dobbelt-trådete DP-29 kodende sekvensen. Part B shows amplification primers ("#primers") identical to the nucleic acid coding portions of the framework regions flanking the DP-29 CDRH2 loops, flanked by the double-stranded DP-29 coding sequence.
Del C viser amplifiserings-produktet ("#lprodukt") av det første PCR-trinnet (som var vist i del B). Forholdene for amplifisering er som for CDR amplifisering i WO 98/32845. #1 produktet er identisk med den kodende sekvensen av DP-29. Stilt kant i kant med dette er primere ("#2primere") for et andre PCR-trinn. Disse er identiske med nukleinsyren som koder for tilsvarende deler av ramme-regionene som flankerer DP-47 CDRH2 løkkene. Som en konsekvens av dette er de samme feilpasningene synlige som i del A. Part C shows the amplification product ("#lproduct") of the first PCR step (which was shown in part B). The conditions for amplification are as for CDR amplification in WO 98/32845. The #1 product is identical to the coding sequence of DP-29. Alongside this are primers ("#2primers") for a second PCR step. These are identical to the nucleic acid encoding corresponding parts of the framework regions flanking the DP-47 CDRH2 loops. As a consequence of this, the same misfits are visible as in part A.
Del D viser produktet ("#2 produkt") av det andre PCR-trinnet. Dette har ramme-regionene av DP-47 (hovedramma) og CDRH2 løkka av DP-29. Part D shows the product ("#2 product") of the second PCR step. This has the framework regions of DP-47 (main frame) and the CDRH2 loop of DP-29.
Det er derfor tilstrekkelig sekvens-identitet mellom ramme-regionene av DP-47 og DP-29 som flankerer CDRH2 løkka til at løkka kan byttes fra ei ramme til den andre i et enkelt PCR-trinn. There is therefore sufficient sequence identity between the frame regions of DP-47 and DP-29 that flank the CDRH2 loop so that the loop can be switched from one frame to the other in a single PCR step.
DP-29 kjønnscellelinje-genet koder for et CDHR2 av kanonisk klasse 4 (VBASE), mens CDRH2'en av DP-47 er av kanonisk klasse 3 (VBASE). The DP-29 germline gene encodes a CDHR2 of canonical class 4 (VBASE), while the CDRH2 of DP-47 is of canonical class 3 (VBASE).
Det andre PCR-trinnet kan utføres som et overlapp-ekspansjons PCR-trinn, ettersom primeren som benyttes er identisk med hovedramme-sekvensen hvorved CDRen er tenkt å inkorporeres, for eksempel ved bruk av forhold (og andre primere) som er omtalt i WO 98/32845. The second PCR step can be performed as an overlap expansion PCR step, as the primer used is identical to the main framework sequence by which the CDR is intended to be incorporated, for example using conditions (and other primers) discussed in WO 98 /32845.
Eksempel IB Example IB
En iterativ prosess av sekvensielle PCR-amplifiseringer blir brukt for å sette inn en CDR i ei DP-47 hovedramme fra et kjønnscellelinje-gen (DP-73) som har betydelig forskjellige sekvenser som koder for delene av ramme-regionene som flankerer CDRen. I dette eksemplet er homologien mellom DP-47 VH ramma, tilstøtende CDRH2 og DP-73 ramma for lav til å tillate direkte amplifisering (f.eks. i en overlapp-ekpansjons PCR-trinn) ved bruk av primere som er helt identiske med DP-47. Flere individuelle PCR-trinn blir derfor benyttet, hvert trinn benytter et unikt primerpar. Primerne blir suksessivt modifisert for å bli mer homologe med DP-47 primeren. An iterative process of sequential PCR amplifications is used to insert a CDR into a DP-47 mainframe from a germline gene (DP-73) that has significantly different sequences encoding the portions of the framework regions flanking the CDR. In this example, the homology between the DP-47 VH frame, adjacent CDRH2, and the DP-73 frame is too low to allow direct amplification (eg, in an overlap-expansion PCR step) using primers that are completely identical to DP -47. Several individual PCR steps are therefore used, each step using a unique primer pair. The primers are successively modified to become more homologous to the DP-47 primer.
I denne prosessen er det viktig å velge den egnete distribusjonen av base modifikasjonene med omhu. Figur 2 viser denne prosessen. Den understrekete sekvensen er hvor de største forskjellene mellom DP-47 og DP-73 er. Fete bokstaver angir rester i primerne som er identiske med de i DP-47, hovedramma. In this process, it is important to choose the appropriate distribution of the base modifications carefully. Figure 2 shows this process. The underlined sequence is where the biggest differences between DP-47 and DP-73 are. Bold letters indicate residues in the primers that are identical to those in DP-47, main frame.
Del A og B er analoge med de samme delene i figur 1. Igjen er det feilpasninger mellom sekvensene som koder for delene av ramma som flankerer DP-47 og DP-73 CDRH2 løkkene, henholdsvis 13 feilpasninger av 42 nukleotider og 9 feilpasninger ut av 27 i de to flankerende sekvensene. Parts A and B are analogous to the same parts in Figure 1. Again, there are mismatches between the sequences encoding the parts of the frame flanking the DP-47 and DP-73 CDRH2 loops, respectively 13 mismatches out of 42 nucleotides and 9 mismatches out of 27 in the two flanking sequences.
I del C blir det benyttet primere som er kimære av DP-47 og DP-73 i stedet for å bruke primere som er identiske med DP-47, for å introdusere endringer i ramme-regionene av det amplifiserte DP-73 fragmentet, for å føre dem delvis til konformitet med de av DP-47. Så, i stedet for at det ikke er noen feilpasninger mellom primerne og DP-47 sekvensene (som i eksempel IA), er det fremdeles noen feilpasninger, dog mindre enn tidligere, dvs 2 i hver flankerings-sekvens. In part C, primers that are chimeric of DP-47 and DP-73 are used instead of using primers that are identical to DP-47, to introduce changes in the in-frame regions of the amplified DP-73 fragment, to bring them partially into conformity with those of DP-47. So, instead of there being no mismatches between the primers and the DP-47 sequences (as in Example IA), there are still some mismatches, though less than before, ie 2 in each flanking sequence.
Del D viser amplifiserings produktet ("#2 produkt") av det andre PCR-trinnet, stilt opp sammen med primere ("#3primere") identisk med tilsvarende deler av DP-47 ramma. Som for eksempel IA kan slike primere benyttes i overlapp-ekspansjons PCR. Det tredje amplifiserings trinnet (analogt med det andre i eksempel IA) fører til et fragment som inkorporerer CDRH2 av DP-73 inn i ei ramme av DP-47. Part D shows the amplification product ("#2 product") of the second PCR step, aligned with primers ("#3 primers") identical to corresponding parts of the DP-47 frame. As for example IA, such primers can be used in overlap-expansion PCR. The third amplification step (analogous to the second in Example IA) leads to a fragment incorporating CDRH2 of DP-73 into a frame of DP-47.
Særlig i det andre PCR-trinnet (som bruker #2 primeren, vist i del C) ble de følgende base-substitusjonene gjort i den øvre PCR-primeren, i forhold til #1 primeren brukt i det første PCR-trinnet (vist i del B): I posisjon 35 (regnet fra 5'er enden av primeren) ble G endret til C; i posisjon 37 ble A endret til G og i posisjon 38 ble T endret til C. Dette resulterer i høyere grad av homologi enn dersom en primer homolog med DP-47 skulle blitt benyttet direkte i det andre PCR-trinnet. In particular, in the second PCR step (which uses the #2 primer, shown in part C), the following base substitutions were made in the upper PCR primer, relative to the #1 primer used in the first PCR step (shown in part B): In position 35 (calculated from the 5' end of the primer) G was changed to C; in position 37, A was changed to G and in position 38, T was changed to C. This results in a higher degree of homology than if a primer homologous to DP-47 had been used directly in the second PCR step.
PCR-mellom-produktet fra det andre PCR-trinnet inneholder derfor fremdeles baser som er homologe med DP73 sekvensen (G36 og C39). Disse basene vil dermed ikke fylles på (eng. prime) i det tredje PCR-trinnet, ettersom den øvre primeren som ble benyttet i dette trinnet er 100 % homolog med DP47 sekvensen. Basene 34, 37 og 38 av amplifiserings-produktet ("#2 produkt) fra det andre amplifiseringstrinnet er imidlertid nå homolog med DP-47 sekvensen og denne homologien vil gi en sammenkobling av 6 av 8 baser ved 3'er enden (understreket) av den øvre primeren i det tredje PCR-trinnet (vist i del D). Dette skal sammenlignes med 3 av 8 baser ved 3'er enden mellom DP47 og DP73. En slikøkning i homologi letter i stor grad den suksessfulle produksjonen av en DNA-sekvens som omfatter DP-73 CDRH2'en i DP-47 ramma. The PCR intermediate from the second PCR step therefore still contains bases that are homologous to the DP73 sequence (G36 and C39). These bases will therefore not be primed in the third PCR step, as the upper primer used in this step is 100% homologous to the DP47 sequence. However, bases 34, 37 and 38 of the amplification product ("#2 product) from the second amplification step are now homologous to the DP-47 sequence and this homology will give a pairing of 6 of 8 bases at the 3' end (underlined) of the upper primer in the third PCR step (shown in part D). This should be compared to 3 of 8 bases at the 3' end between DP47 and DP73. Such an increase in homology greatly facilitates the successful production of a DNA sequence which includes the DP-73 CDRH2 in the DP-47 frame.
Ved bruk av prinsippene i denne framgangsmåten kan ethvert CDR overføres til enhver gitt og valgt ramme som resulterer i sammensatte antistoff-molekyler som innehar kombinasjoner av naturlige CDR-løkker, og kan dermed også ha kanoniske strukturer som ikke finnes naturlig. Kombinasjoner av atypiske men naturlige CDR-løkker gir derfor en basis for generering av en enorm variasjon i antistoff kombinasjons-setet og de dannete variantene kan fanges i store bibliotek f.eks. ved bruk av fag (Marks et al, 1991), ribosom- (Hanes og Pluckthun, 1997) eller kovalente (WO 98/37186) display teknologier. Using the principles of this procedure, any CDR can be transferred to any given and chosen framework resulting in composite antibody molecules that contain combinations of natural CDR loops, and thus can also have canonical structures that do not occur naturally. Combinations of atypical but natural CDR loops therefore provide a basis for generating an enormous variety in the antibody combination site and the variants formed can be captured in large libraries, e.g. using phage (Marks et al, 1991), ribosome (Hanes and Pluckthun, 1997) or covalent (WO 98/37186) display technologies.
Referanser References
Adkins JC, Spencer CM (1998) Drugs 56 (4): 619-26; discussion 627-8. Adkins JC, Spencer CM (1998) Drugs 56(4):619-26; discussion 627-8.
Al-Lazikani B, Lesk AM, Chothia C (1997) JMol Biol 273 (4): 927-48 Al-Lazikani B, Lesk AM, Chothia C (1997) JMol Biol 273(4):927-48
Chothia C, Lesk AM (1987) JMol Biol 186 : 651-663 Chothia C, Lesk AM (1987) JMol Biol 186 : 651-663
Chothia C et al. (1987) JMol Biol 196 : 901-917 Chothia C et al. (1987) JMol Biol 196 : 901-917
Chothia C et al. (1989) Nature 342: 877-883 Chothia C et al. (1989) Nature 342: 877-883
Chothia C, Lesk AM, Gherardi E, Tomlinson IM, Walter G, Marks JD, Llewelyn MB, Winter G (1992) JMol Biol 227 (3): 799-817 Chothia C, Lesk AM, Gherardi E, Tomlinson IM, Walter G, Marks JD, Llewelyn MB, Winter G (1992) JMol Biol 227(3):799-817
D'haens G, Van Deventer S, Van Hogezand R, et al. (1999) Gastroenterology 116 (5): 1029-34 Duenas M, Borrebaeck CA (1994) Biotechnology (NY) 12 (10): 999-1002 D'haens G, Van Deventer S, Van Hogezand R, et al. (1999) Gastroenterology 116(5):1029-34 Duenas M, Borrebaeck CA (1994) Biotechnology (NY) 12(10):999-1002
Griffiths AD et al. (1993) EMBO J 12 (2): 725-734 Griffiths AD et al. (1993) EMBO J 12 (2): 725-734
Griffiths AD et al. (1994) EMBO J 13 (14): 3245-3260 Griffiths AD et al. (1994) EMBO J 13 (14): 3245-3260
Griffiths AD and Duncan AR (1998) Curr Opin Biotechnol 9:102-108 Griffiths AD and Duncan AR (1998) Curr Opin Biotechnol 9:102-108
Hanes J and Pluckthun A (1997) Proe Nati Acad Sei USA 94 (10): 4937-42 Hanes J and Pluckthun A (1997) Proe Nati Acad Sei USA 94 (10): 4937-42
Hoogenboom HR, Winter G (1992) JMol Biol 227 (2): 381-8 Hoogenboom HR, Winter G (1992) JMol Biol 227(2):381-8
Jirholt P, Ohlin M, Borrebaeck CAK, Soderlind E (1998) Gene 215 (2): 471-476 Jirholt P, Ohlin M, Borrebaeck CAK, Soderlind E (1998) Gene 215 (2): 471-476
Kobayashi N, Soderlind E, Borrebaeck CAK (1997) Biotechniques 23 (3): 500-503 Kobayashi N, Soderlind E, Borrebaeck CAK (1997) Biotechniques 23 (3): 500-503
Lara-Ochoa F, Almagro JC, Vargas-Madrazo E, Conrad M (1996) Mol envol 43: 678-684 Lara-Ochoa F, Almagro JC, Vargas-Madrazo E, Conrad M (1996) Mol envol 43: 678-684
Larrick JW, Danielsson L, Brenner Ca, et al. (1989) Bio/Technology 7: 934 Larrick JW, Danielsson L, Brenner CA, et al. (1989) Bio/Technology 7: 934
Malmborg AC, Duenas M, Ohlin M, et al. (1996) Jlmmunol Methods 198 (1): 51-7 Malmborg AC, Duenas M, Ohlin M, et al. (1996) Immunol Methods 198 (1): 51-7
Malmborg AC, Soderlind E, Frost L, Borrebaeck CA (1997) J Mol Biol 273 (3): 544-51 Malmborg AC, Soderlind E, Frost L, Borrebaeck CA (1997) J Mol Biol 273 (3): 544-51
Marks JD, Hoogenboom HR, BonnertTP, et al. (1991) JMol Biol 222 (3): 581-597 Marks JD, Hoogenboom HR, BonnertTP, et al. (1991) JMol Biol 222(3):581-597
McLaughlin P, White CA, Grillo-Lopez AJ, Maloney DG (1998) Oncology (Huntingt) 12 (12): 1763-9; discussion 1769-70,1775-7 McLaughlin P, White CA, Grillo-Lopez AJ, Maloney DG (1998) Oncology (Huntingt) 12(12): 1763-9; discussion 1769-70, 1775-7
Morea V, Tramontano A, Rustici M, Chothia C, Lesk AM (1998) JMol Biol 275: 269-294 Morea V, Tramontano A, Rustici M, Chothia C, Lesk AM (1998) JMol Biol 275: 269-294
Nissim A, Hoogenboom HR, Tomlinson IM, et al. (1994) EMBO J13: 692-698 Nissim A, Hoogenboom HR, Tomlinson IM, et al. (1994) EMBO J13: 692-698
Palares et al. (1999) Exp. Clin. Immunogenet. 16: 36-60 Palares et al. (1999) Exp Clin. The immunogen. 16: 36-60
Pini A, Viti F, Santucci A, Carnemolla B, et al. (1998) J Biol Chem 273 (34): 21769-21776 Sheets MD, Amersdorfer P, Finnern R, et al. (1998) Proe Nati Acad Sei USA 95 (11): 6157-6162 Pini A, Viti F, Santucci A, Carnemolla B, et al. (1998) J Biol Chem 273 (34): 21769-21776 Sheets MD, Amersdorfer P, Finnern R, et al. (1998) Proe Nati Acad Sei USA 95 (11): 6157-6162
Soderlind et al. (1999) Immunotechnology 4, 279-285 Soderlind et al. (1999) Immunotechnology 4, 279-285
Tomlinson IM, Cox JP, Gherardi E, et al. (1995) EMBO J 14 (18): 4628-38 Tomlinson IM, Cox JP, Gherardi E, et al. (1995) EMBO J 14 (18): 4628-38
Vargas-Madrazo E, Lara-Ochoa F, Almagro JC (1995) JMol Biol 254:497-504 Vargas-Madrazo E, Lara-Ochoa F, Almagro JC (1995) JMol Biol 254:497-504
Vaughan TJ, Williams AJ, Pritchard K, et al. (1996) Nat Biotechnol 14 (3): 309-314 Vaughan TJ, Williams AJ, Pritchard K, et al. (1996) Nat Biotechnol 14 (3): 309-314
Williamson RA, Burioni R, Sanna PP, et al. (1993) Proe Nati Acad Sei USA 90: 4141-4145 Williamson RA, Burioni R, Sanna PP, et al. (1993) Proe Nat Acad Sci USA 90: 4141-4145
Zebedee SL et al. (1992) Proe Nati Acad Sei USA 89 : 3175-3179 Zebedee SL et al. (1992) Proe Nati Acad Sei USA 89 : 3175-3179
Claims (18)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GBGB0008419.4A GB0008419D0 (en) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | A method for invitro molecular evolution of antibody function |
PCT/EP2001/004065 WO2001075091A2 (en) | 2000-04-05 | 2001-04-04 | A method for in vitro molecular evolution of antibody function |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20024723D0 NO20024723D0 (en) | 2002-10-02 |
NO20024723L NO20024723L (en) | 2002-12-02 |
NO330262B1 true NO330262B1 (en) | 2011-03-14 |
Family
ID=9889301
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20024723A NO330262B1 (en) | 2000-04-05 | 2002-10-02 | Procedure for in vitro molecules development of antibody effect, in vitro. |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US20030153038A1 (en) |
EP (1) | EP1268801B1 (en) |
JP (1) | JP4842490B2 (en) |
AT (1) | ATE269900T1 (en) |
AU (2) | AU2001252253B2 (en) |
CA (1) | CA2402240C (en) |
DE (1) | DE60103988T2 (en) |
GB (1) | GB0008419D0 (en) |
IL (2) | IL151743A0 (en) |
NO (1) | NO330262B1 (en) |
WO (1) | WO2001075091A2 (en) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8178320B2 (en) | 2001-11-22 | 2012-05-15 | Keio University | Artificial antibody library with super-repertory |
US7135310B2 (en) | 2002-04-24 | 2006-11-14 | The Regents Of The University Of California | Method to amplify variable sequences without imposing primer sequences |
ES2537104T3 (en) | 2002-05-22 | 2015-06-02 | Esbatech, An Alcon Biomedical Research Unit Llc | Immunoglobulin framework regions demonstrating enhanced stability in the intracellular environment and their identification methods |
GB2400851B (en) * | 2003-04-25 | 2004-12-15 | Bioinvent Int Ab | Identifying binding of a polypeptide to a polypeptide target |
DE602004032042D1 (en) * | 2003-08-27 | 2011-05-12 | Proterec Ltd | LIBRARIES OF RECOMBINANT CHIMERIC PROTEINS |
EP1704251A1 (en) * | 2003-12-15 | 2006-09-27 | Institut Pasteur | Repertoire determination of a lymphocyte b population |
ATE421998T1 (en) * | 2003-12-15 | 2009-02-15 | Pasteur Institut | DETERMINATION OF THE REPERTOIRE OF B-LYMPHOCYTE POPULATIONS |
GB0500703D0 (en) * | 2005-01-14 | 2005-02-23 | Bioinvent Int Ab | Molecular biology method |
CA2678451A1 (en) * | 2007-02-20 | 2008-08-28 | Robert A. Horlick | Somatic hypermutation systems |
JP5882058B2 (en) | 2008-11-07 | 2016-03-09 | ファブラス エルエルシー | Combination antibody library and use thereof |
AU2010315101B2 (en) | 2009-11-04 | 2016-01-28 | Fabrus Llc | Methods for affinity maturation-based antibody optimization |
EP2989204B1 (en) * | 2013-04-23 | 2019-03-20 | The University Court of The University of Aberdeen | Isolation of therapeutic target specific vnar domains to icosl |
EP3561703B1 (en) * | 2018-04-25 | 2021-01-20 | Bayer AG | Identification of the mating of variable domains from light and heavy chains of antibodies |
WO2020014143A1 (en) | 2018-07-08 | 2020-01-16 | Specifica Inc. | Antibody libraries with maximized antibody developability characteristics |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4440859A (en) * | 1977-05-27 | 1984-04-03 | The Regents Of The University Of California | Method for producing recombinant bacterial plasmids containing the coding sequences of higher organisms |
US4704362A (en) * | 1977-11-08 | 1987-11-03 | Genentech, Inc. | Recombinant cloning vehicle microbial polypeptide expression |
FI86437C (en) * | 1978-12-22 | 1992-08-25 | Biogen Inc | A FRUIT PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF A POLYPEPTIDIDE WITH ANTIGENA EGENSKAPERNA HOS ETT HEPATITIS B- VIRUSANTIGEN. |
US4530901A (en) * | 1980-01-08 | 1985-07-23 | Biogen N.V. | Recombinant DNA molecules and their use in producing human interferon-like polypeptides |
US4678751A (en) * | 1981-09-25 | 1987-07-07 | Genentech, Inc. | Hybrid human leukocyte interferons |
US4766075A (en) * | 1982-07-14 | 1988-08-23 | Genentech, Inc. | Human tissue plasminogen activator |
US4582800A (en) * | 1982-07-12 | 1986-04-15 | Hoffmann-La Roche Inc. | Novel vectors and method for controlling interferon expression |
US4757006A (en) * | 1983-10-28 | 1988-07-12 | Genetics Institute, Inc. | Human factor VIII:C gene and recombinant methods for production |
US4677063A (en) * | 1985-05-02 | 1987-06-30 | Cetus Corporation | Human tumor necrosis factor |
US4810648A (en) * | 1986-01-08 | 1989-03-07 | Rhone Poulenc Agrochimie | Haloarylnitrile degrading gene, its use, and cells containing the gene |
ES2136092T3 (en) * | 1991-09-23 | 1999-11-16 | Medical Res Council | PROCEDURES FOR THE PRODUCTION OF HUMANIZED ANTIBODIES. |
CA2229043C (en) * | 1995-08-18 | 2016-06-07 | Morphosys Gesellschaft Fur Proteinoptimierung Mbh | Protein/(poly)peptide libraries |
GB9701425D0 (en) * | 1997-01-24 | 1997-03-12 | Bioinvent Int Ab | A method for in vitro molecular evolution of protein function |
AU8691398A (en) * | 1997-08-04 | 1999-02-22 | Ixsys, Incorporated | Methods for identifying ligand specific binding molecules |
-
2000
- 2000-04-05 GB GBGB0008419.4A patent/GB0008419D0/en not_active Ceased
-
2001
- 2001-04-04 CA CA2402240A patent/CA2402240C/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-04-04 AU AU2001252253A patent/AU2001252253B2/en not_active Ceased
- 2001-04-04 JP JP2001572965A patent/JP4842490B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-04-04 AT AT01925538T patent/ATE269900T1/en not_active IP Right Cessation
- 2001-04-04 AU AU5225301A patent/AU5225301A/en active Pending
- 2001-04-04 EP EP01925538A patent/EP1268801B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-04-04 WO PCT/EP2001/004065 patent/WO2001075091A2/en active IP Right Grant
- 2001-04-04 DE DE60103988T patent/DE60103988T2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-04-04 IL IL15174301A patent/IL151743A0/en active IP Right Grant
- 2001-04-04 US US10/240,951 patent/US20030153038A1/en not_active Abandoned
-
2002
- 2002-09-12 IL IL151743A patent/IL151743A/en not_active IP Right Cessation
- 2002-10-02 NO NO20024723A patent/NO330262B1/en not_active IP Right Cessation
-
2011
- 2011-05-16 US US13/108,585 patent/US20120077710A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2402240C (en) | 2012-02-28 |
NO20024723L (en) | 2002-12-02 |
ATE269900T1 (en) | 2004-07-15 |
DE60103988D1 (en) | 2004-07-29 |
US20030153038A1 (en) | 2003-08-14 |
WO2001075091A3 (en) | 2002-04-18 |
WO2001075091A2 (en) | 2001-10-11 |
GB0008419D0 (en) | 2000-05-24 |
EP1268801A2 (en) | 2003-01-02 |
US20120077710A1 (en) | 2012-03-29 |
CA2402240A1 (en) | 2001-10-11 |
AU2001252253B2 (en) | 2004-04-08 |
JP2003529368A (en) | 2003-10-07 |
EP1268801B1 (en) | 2004-06-23 |
AU5225301A (en) | 2001-10-15 |
IL151743A0 (en) | 2003-04-10 |
DE60103988T2 (en) | 2005-07-14 |
NO20024723D0 (en) | 2002-10-02 |
IL151743A (en) | 2009-02-11 |
JP4842490B2 (en) | 2011-12-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20120077710A1 (en) | Method for an in vitro molecular evolution of antibody function | |
CA2988001C (en) | Method for mass humanization of rabbit antibodies | |
US20050214857A1 (en) | Method for displaying loops from immunoglobulin domains in different contexts | |
EP1479694B1 (en) | Intrabodies ScFv with defined framework that is stable in a reducing environment | |
AU725609C (en) | Protein/(poly)peptide libraries | |
EP1737962B1 (en) | Gas1 universal leader | |
Ge et al. | Rapid construction and characterization of synthetic antibody libraries without DNA amplification | |
JPH06510671A (en) | Production of chimeric antibodies - combinatorial approach | |
Okamoto et al. | Optimal construction of non-immune scFv phage display libraries from mouse bone marrow and spleen established to select specific scFvs efficiently binding to antigen | |
AU2001252253A1 (en) | A method for in vitro molecular evolution of antibody function | |
Baek et al. | Construction of a large synthetic human Fab antibody library on yeast cell surface by optimized yeast mating | |
CN105849564B (en) | Proteins targeting orthologs | |
Burmester et al. | Construction of scFv fragments from hybridoma or spleen cells by PCR assembly | |
CN109689947B (en) | HC-CDR 3-specific libraries with reduced combinatorial redundancy and optimized loop length distribution | |
WO2006074765A1 (en) | Molecular biology method | |
EP1527174A1 (en) | Method for generating molecules with specific properties by recombination and selection |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |